6.1 Introducción
En esta sección se proporciona una discusión sobre mediciones PQ que se pueden utilizar como mantenimiento predictivo de sistema de energía y equipos de la planta.
Fallos inesperados se pueden evitar, tanto en el equipo de producción y el sistema de potencia aparato cuandobásicos se añaden mediciones PQ a procedimientos de mantenimiento. Datos de las reclamaciones de seguros en el NFPA 70B indica que aproximadamente la mitad de los costos asociados con fallas eléctricas podrían prevenirse mediante un mantenimiento regular. Un estudio publicado en IEEE 493-1997 dice que un sistema mal mantenido puede atribuir el 49% de sus fracasos a la falta de mantenimiento.
Para determinar el costo de un fracaso, es útil considerar el costo de la pérdida de ingresos (margen bruto) debido al tiempo de inactividad, el costo de mano de obra para solucionar problemas, parches, limpiar, reparar y reiniciar, y el costo del equipo y los materiales dañados, incluyendo reparaciones , sustituciones y materiales desechados.
El mantenimiento predictivo de PQ se centra en un pequeño conjunto de mediciones que pueden predecir la distribución de energía o fallos de carga crítica. Al marcar la PQ en las cargas críticas, se puede ver el efecto del sistema eléctrico hasta la carga.
El programa de inspección de mantenimiento predictivo debe incluir motores, generadores, bombas, A / C unidades, ventiladores, cajas de cambios, o enfriadores en el lugar.La estabilidad de la tensión, de alta definición, y los voltajes de desequilibrio son buenos indicadores de la carga y el sistema de distribución de la salud y pueden ser tomadas y registradas rápidamente con poca mano de obra incrementales.
Las mediciones de corriente pueden identificar cambios en la forma en que los parámetros de carga están cambiando.Todas estas medidas se pueden tomar sin detener las operaciones y los datos de medición pueden ser fácilmente introducidos en el programa informático de gestión de mantenimiento (CMMS) y se representan en el tiempo.Para cada punto de medición o pieza de equipo, se pueden establecer límites para desencadenar una acción correctiva. Se deben fijar límites muy por debajo del punto de fallo, y conforme pasa el tiempo límites pueden apretar o aflojar mediante el análisis de los datos históricos. Los límites apropiados dependen en cierta medida de la capacidad de las cargas a tratar con variación de la potencia. Sin embargo, para la mayoría de equipos, el equipo de mantenimiento puede idear un conjunto de defecto, límites de la casa basados en estándares de la industria y experiencia. El costo de la energía trifásicaanalizadores y otras herramientas PQ es menor ahora que antes y mediciones discutidos en esta sección debe ser parte del programa de mantenimiento predictivo.
6.2 Normas de seguridad para equipos de prueba
6.2.1 Normas instrumento de prueba
IEC 61010 establece los requisitos internacionales de seguridad para baja tensión (1000 V o menos) equipos eléctricos de medida, control y uso en laboratorio.
El sistema de distribución de energía de baja tensión se divide en cuatro categorías, en base a la proximidad a la fuente de alimentación. Dentro de cada categoría están los listados de tensión-1000, 600, 300 V , etc. El concepto clave para entender es que se debe utilizar un medidor de relación de la categoría más alta, así como la edad más alta voltios, que podría estar trabajando. Por PQ solución de problemas, un medidor de relación de CAT IV- 600 Vsiempre se debe utilizar. Las calificaciones CAT deben marcarse cerca de las entradas de tensión del instrumento.IEC 61010 requiere una mayor protección contra los peligros de las sobretensiones transitorias. Los transitorios pueden causar un arco-sobre el interior de un medidor inadecuadamente protegidos. Cuando ese arco-over se produce en un entorno de alta energía, tal como un circuito alimentador de tres fases, el resultado puede ser una explosión de arco peligroso. Existe la posibilidad de daños graves al personal, así como daños al medidor. Además, al llevar a cabo mediciones PQ, el personal debe cumplir con los requisitos de las prácticas de trabajo relacionadas con la seguridad que figuran en la Sección 13 de la NFPA 70E y las normas promulgadas por OSHA (Código de Regulaciones Federales, Título 29, Subtítulo B, Sección XVII, subparte S párrafo 1910,331-1910,335) para las prácticas de trabajo relacionadas con seguridad. Además, las notas de aplicación del fabricante del instrumento y la información deben ser consultados cuando se hacen tales mediciones. Las cuatro categorías de equipos eléctricos de las mediciones se representan en la Figura. 18.
Los fabricantes pueden auto-certificar que cumplen con IEC 61010 especificaciones, pero hay dificultades obvias para el usuario final en la auto-certificación. Certificación por un laboratorio de pruebas independiente ofrece la garantía deque el medidor cumple con los requisitos de IEC. Antes de utilizar los instrumentos de prueba, busque un símbolo y número de lista de un laboratorio de pruebas independiente tal como UL, CSA, TUV, VDE, u otros.
HIGO. 18 IEC (61010) Categorías de seguridad de equipos eléctricos de uso mediciones. (Fluke Corporation)
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Categoría de sobretensión Resumen Descripción CAT IV trifásica en la conexión de servicios públicos, los conductores al aire libre (menos de 1.000 V) CAT distribución trifásico III (menores de 1000 V), incluyendo cargas de una sola fase cuadros de alumbrado y distribución comercial CAT receptáculo II monofásicos conectados CAT I electrónica
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TBL. 5 Prueba de Instrumentos aplicable para las mediciones PQ
6.2.2 Instrumentos para mediciones PQ
Monitoreo PQ requiere una variedad de instrumentos debido a las muchas medidas diferentes que se deben realizar. Una descripción general de los instrumentos de prueba se da en esto para hacer que el lector familiarizado con los instrumentos que se utilizan normalmente para las encuestas PQ y / o mediciones. Como un ejemplo, TBL. 5 se enumeran los instrumentos de prueba fabricados por Fluke Corporation, que son aplicables al tipo de mediciones discutidos en esta sección. Instrumentos similares están disponibles de otros fabricantes. Tenga en cuenta que un multímetro de verdadero valor eficaz,amperímetro , medidor de impedancia de tierra, y la línea de alimentación del monitor / analizador de equipos son absolutamente esenciales para la detección de alteraciones poder efectivo mínimo y análisis.
Es cierto - rms multímetros: Un multímetro digital de verdadero valor eficaz se utiliza para medir el voltaje y la continuidad.
Verdadero valor eficaz de pinza amperímetros : Una pinza de verdadero valor eficaz amperímetro se utiliza para asegurarse de MEA actual y analizar las ondas de corriente, sobre todo cuando se trata de formas de onda sinusoidales. Se recomienda debido a la facilidad de uso de ancho de banda y amplias características de los diseños de medidores basados en transformadores.Existen varios tipos de amperímetros actualmente están disponibles, tales como la lectura directa e indirecta de lectura amperímetros .
probadores de impedancia de tierra: Un probador de impedancia de tierra es un instrumento multifuncional diseñado para detectar problemas de cableado y de tierra en sistemas de distribución eléctrica de baja tensión. Tales problemas pueden incluir: los errores de cableado, pantalones cortos neutro-tierra (NG) y reversiones, pantalones cortos planta IG, y pantalones cortos de impedancia neutros.
Algunos probadores están diseñados para su uso en 120 V sistemas monofásicos de corriente alterna, mientras que otros se pueden utilizar tanto en sistemas monofásicos y trifásicos de hasta 600 V AC.
Probador de tierra de la Tierra: Un probador de toma de tierra se utiliza para medir la impedancia de los electrodos de tierra. Las pruebas de resistencia de tierra deben llevarse a cabo con un instrumento método de caída de potencial. Pinza de instrumentos que no requieren los electrodos de tierra para ser aisladas del edificio puede ser utilizado con el entendimiento de que estos instrumentos no puede dar los más lecturas precisas de la impedancia de los electrodos de tierra.
Osciloscopio: Un osciloscopio se puede utilizar para detectar armónicos en un sistema eléctrico. También se puede utilizar para mediciones de ruido cuando se combina con un desacoplador línea. En este caso, la entrada está conectada a la tensión de interés con la ventaja correspondiente. Si una tensión por encima del rango del osciloscopio se ha de examinar, sondas con las redes de resistencia divisoras están disponibles para ampliar el rango del instrumento.
Espectro analizadores : Un analizador de espectro equipado con capacidades de medición adecuados se puede utilizar para medir armónicos, ruido eléctrico, y las desviaciones de frecuencia. Para usos especiales metros de armónicos o de baja frecuencia o espectro de banda ancha analizadores también se pueden utilizar para medir estos tensión y perturbaciones actuales.
Contadores estáticos: Contadores estáticos normalmente se utilizan para medir la EDS. Estos son dispositivos de mano.
Psicrómetro: un psicrómetro se utiliza para medir la temperatura y la humedad en el medio ambiente, aunque tales mediciones también se pueden hacer con dispositivos de control de potencia equipados con sondas especiales.
Medidor de campo: Un medidor de intensidad de campo equipado con una sonda especial se puede utilizar para medir la intensidad de campo eléctrico o magnético.
Los detectores de infrarrojo: detectores de infrarrojos pueden usarse para detectar el sobrecalentamiento de los transformadores, disyuntores, y otros aparatos eléctricos.
6.3 Pautas de Medición PQ
PQ cubre una amplia gama de temas, desde perturbaciones de tensión como caídas de tensión (caídas), se hincha, cortes y transitorios, a los armónicos de corriente, cableado de rendimiento y de puesta a tierra.Los síntomas de mala PQ incluyen subidas intermitentes de bloqueo y se reinicia, datos dañados, fallos en el equipo prematura, sobrecalentamiento de los componentes sin ninguna causa aparente, etc. El costo final es en el tiempo de inactividad, disminución de la productividad, y el personal frustrados. Esta nota de aplicación proporciona información sobre cómo solucionar problemas de PQ.También le da información sobre cómo empezar a arreglar esos problemas. Pero antes de agarrar ese metro, las siguientes notas de advertencia deben ser adheridos:
1. Medidas sugeridas sólo deben ser realizadas por personal cualificado que están capacitados para realizar estas mediciones de una manera segura, utilizando los procedimientos adecuados y las herramientas de prueba calificados para trabajar en circuitos de energía eléctrica.
2. Sobre la base de conocimiento de los autores, las soluciones recomendadas son compatibles con el NEC, pero en cualquier caso, no se debe violar la NFPA 70 (NEC), NFPA 70E y OSHA requisitos.
3. La información proporcionada en esta guía se cree que es exacta y actual, pero no es la intención de ser un sustituto para el conocimiento especializado y experiencia de los profesionales PQ profesionales.
Lo que esta guía de aplicación ofrece un kit de inicio, no la palabra final sobre el mantenimiento predictivo PQ.
HIGO. 19 simplificado sistema de distribución eléctrica, típico de instalaciones comerciales e industriales. (Fluke Corporation)
6.3.1 Preparación para la realización de mediciones
Para solucionar problemas de PQ, uno de los enfoques es comenzar lo más cercano a la carga problema como sea posible. La carga problema es la carga sensible, típicamente electrónica, que es de alguna manera un mal funcionamiento. Pobre PQ se sospecha, pero parte de su trabajo consiste en aislar PQ como causa de otras posibles causas (hardware, software?). Como cualquier detective, usted debe comenzar en la escena del crimen.Este enfoque de abajo hacia arriba se puede tomar un largo camino. Se basa en la utilización de un ojo agudo y en la adopción de algunas medidas básicas. Una alternativa es comenzar en la entrada de servicio, utilizando un monitor de tres fases, y trabajar de nuevo a la carga problema.Esto es muy útil si los problemas se originan con la utilidad. Sin embargo, encuesta tras encuesta ha llegado a la conclusión de que la gran mayoría de los problemas de PQ se originan en la instalación. De hecho, como regla general, PQ es el mejor en la entrada de servicio (conexión a la utilidad) y se deteriora a medida que mueve aguas abajo a través del sistema de distribución. Esto se debe a las cargas propias de la instalación están causando los problemas. Otro dato esclarecedor es que el 75% de los problemas de PQ están relacionados con problemas de cableado y conexión a tierra! Por esta razón, muchas autoridades PQ recomiendan que un flujo de problemas de disparo lógico es diagnosticar por primera vez la infraestructura eléctrica de la instalación, a continuación, si es necesario vigilar.
El procedimiento de solución de problemas de abajo hacia arriba está diseñado para ayudarle a hacer este trabajo de investigación.
1. Hacer un mapa: Obtener o crear un diagrama de una línea de corriente del sistema de distribución de energía.Es difícil de diagnosticar problemas de PQ sin tener un conocimiento práctico del sitio siendo investigado. Puede comenzar ubicando o reconstrucción de un diagrama de "as built" de una línea (o de tres líneas) del sistema de distribución (ver Fig. 19). La única línea identificará las fuentes de alimentación de CA y las cargas a las que sirven. Si usted trabaja en el lugar, el mapa podría ya existe en su cabeza, pero será una gran ayuda para todos, incluso a sí mismo, si es en papel. Si vas a venir a un sitio de trabajo por primera vez, conseguir una puesta al día de una línea significa la identificación de nuevas cargas u otros cambios recientes en el sistema. ¿Por qué ir a este esfuerzo? Los sistemas son dinámicos; cambian con el tiempo, a menudo de maneras imprevistas y al azar.Además, mientras que algunos problemas son de origen local y el efecto, hay muchos problemas que resultan de las interacciones entre una parte del sistema y otro. Su trabajo es entender estos iones interactúan sistema.Cuanto más completo de su documentación, el mejor de usted será. Es cierto, sin embargo, que los sitios que necesitan más ayuda son los que tienen menos probabilidades de tener un buen registro de lo que está pasando en su sistema. Así que la regla es sencilla, en este momento de la investigación, hacer lo mejor que pueda para conseguir una buena documentación, pero no contar con que es disponible.
2. Hacer un paseo alrededor del sitio. A veces una inspección visual le dará pistas inmediatas:
• Un transformador que es demasiado caliente
• El cableado o las conexiones decolorado del calor
• Los recipientes con tiras de extensión conectados en cadena de tiras extensión
• El cableado de señal que se ejecuta en las mismas bandejas de líneas de alta tensión
• Los bonos extra NG en subpaneles
• Conductores de tierra conectados a tubos que terminan en el aire. Como mínimo, se obtiene una idea de cómo está conectada la instalación y lo que las cargas típicas son
3. El personal de la entrevista afectada y mantener un registro de incidentes. Entrevistar a las personas que operan los equipos afectados. Obtendrá una descripción del problema y, a menudo a una pista inesperados.También es una buena práctica para mantener un registro de cuándo ocurren los problemas y cuáles son los síntomas. Esto es más importante para los problemas que son intermitente. El objetivo es encontrar un patrón que ayuda a correlacionar la aparición del problema de la carga de problema a un evento simultáneo en otro lugar.Lógicamente, este problema-registro es responsabilidad del operador más cerca de los equipos afectados.
4. Se muestra el sistema de distribución eléctrica típica para un edificio comercial o una instalación industrial ligero en la figura. 19 que se puede dividir en dos partes: (1) sistema de distribución y (2) cargas trifásicas. Vamos a empezar el mantenimiento predictivo de abajo hacia arriba, es decir, a partir del circuito de derivación y se mueve hasta el panel de servicio, transformador, y luego entrar en cargas trifásicas que se enumeran a continuación.
Receptáculo de redes de distribución Paneles de servicios de circuitos derivados Transformers El ruido eléctrico y transitorios de cargas protección trifásicos polifásicos motores de inducción AC de relámpago de iluminación TEA Comercial
6.3.2 Mediciones de potencia básicos
Las mediciones de potencia básicos para evaluar los problemas de PQ son las tensiones de fase, voltaje neutro a tierra, corrientes de fase, tensión y distorsión de la corriente, desequilibrio o desbalance de tensión, etc. Las mediciones de potencia básicos para PQ se enumeran en TBL. 6.
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TBL. 6
Medidas de potencia básicos para trifásico Wye Equipo Voltaje mediciones de fase-a-neutro tensiones GN Tensiones huecos de tensión de fase para contar el hundimiento armónicos de tensión de fase de voltaje THD medidas de corriente Corrientes de fase neutros desequilibrio de tensión de secuencia negativa, secuencia cero
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Buen nivel de tensión y la estabilidad son requisitos fundamentales para el funcionamiento del equipo fiable. Las siguientes condiciones de alimentación son indicativos de problemas de calidad eléctrica y deben controlarse.
Voltaje: Ejecución de las cargas a tensiones excesivamente altas o bajas provoca problemas de fiabilidad y fracasos. Compruebe que el voltaje de línea está dentro del 10% del valor nominal de la placa de identificación. Como las conexiones en el sistema de energía se deterioran, el aumento de la impedancia que se formen gotas de voltaje. cargas añadidas, especialmente los que tienen de entrada alta, también causarán caída de voltaje a través del tiempo. Las cargas más alejada de la entrada de servicio o un transformador mostrará la tensión más baja.
-Neutro a tierra de voltaje muestra cómo en gran medida que se carga el sistema de energía y ayuda a cuantificar las corrientes armónicas Triplen. tensión de neutro a tierra superior al 3% debe dar lugar a una mayor investigación.
Tensión recuento SAG: Tomar una sola lectura de voltaje es sólo una parte de la historia.
¿Cómo está cambiando el voltaje durante una hora y durante un día? Crecidas, caídas y transitorios son variaciones a corto plazo en el voltaje. El hueco de tensión (o inmersión) es la variedad más común y problemático.Caídas de tensión indican que un sistema está teniendo problemas para responder a los requisitos de carga y caídas significativas puede interrumpir la producción.caídas de tensión pueden causar restablece espurios en los equipos electrónicos tales como ordenadores o controladores, y el hundimiento en una fase pueden causar que los otros dos a más de compensar, lo que podría disparar el circuito. Sags tienen varias dimensiones: profundidad, duración y momento del día. Los servicios utilizan un índice especial para registrar el número de huecos que se producen durante un período de tiempo.Para medir la profundidad de las caídas de tensión que cuentan la frecuencia con la tensión cae por debajo de los umbrales diferentes. Las variaciones de los más largos y más grandes de tensión más probable es que el equipo no es susceptible a fallos de funcionamiento.
Por ejemplo, la curva de Información del Consejo de la Industria de Tecnologías (ITIC) especifica el equipo 120 V equipo debe ser capaz de correr, siempre y cuando la tensión no baja de 96 V durante más de 10 s o por debajo de 84 V durante más de 0,5 s.
Las mediciones de corriente que tendencia al alza son un indicador clave de un problema o la degradación de la carga: corriente. Mientras que el equipo está en funcionamiento, el seguimiento actual fase, neutro y tierra con el tiempo. Asegúrese de que ninguna de las corrientes están aumentando significativamente, verifique que estén a menos de su valor nominal, y mantener un ojo hacia fuera para alta corriente de neutro, lo que puede indicar armónicos y desequilibrio.
Desequilibrio de tensión: En un sistema trifásico, diferencias significativas en la tensión de fase indica un fallo del sistema o un defecto en una carga. Alta tensión de desequilibrio provoca cargas trifásicas al consumo excesivo de corriente y produce motores para entregar un par más bajo. Además, hace que el calentamiento del motor, por ejemplo, 3% en desequilibrio de tensión provoca un aumento de temperatura de 25 ° C. El voltaje de secuencia negativa (Vneg) y la tensión de secuencia cero (VZero) son una indicación de asimetría de tensión entre fases. Es deseable mantener Vneg a ser inferior a 2%. La tensión de secuencia negativa y tensión de secuencia cero también se conocen como V2 y V0, respectivamente.
Tensión HD: HD es una consecuencia normal de un sistema de alimentación eléctrica cargas electrónicas tales como computadoras, máquinas de oficina, bal electrónica de iluminación dura, y sistemas de control. Adición o eliminación de cargas del sistema cambia la cantidad de distorsión, por lo que es una buena idea revisar periódicamente los armónicos. Armónicos causan calentamiento y de vida reducida en los bobinados del motor, y transformadores de corriente de neutro excesiva, aumento de la susceptibilidad a los huecos de tensión, y la reducción de la eficiencia del transformador. Como los armónicos de corriente interactúan con la impedancia, se convierten en los armónicos de tensión. THD es una suma de las contribuciones de todos los armónicos. Mediante el seguimiento de THD de tensión con el tiempo se puede determinar si la distorsión está cambiando. La tensión de distorsión armónica (THD de tensión) de conformidad con el IEEE 519 debe ser inferior a 5%.
HIGO. 20 formas de onda de voltaje superior plana medido en un receptáculo. (Fluke Corporation)
6.3.3 Las mediciones realizadas en el receptáculo de un circuito derivado
Muchos de los problemas de PQ aparecen en el plano del circuito derivado. Hay una razón simple para esto: que es donde se encuentran la mayoría de las cargas sensibles.Es también el final de la línea del sistema de distribución eléctrica, y el lugar donde deficiencias no se pueden ocultar. Supongamos que usted ha sido llamado para resolver el problema. Usted ya ha hablado con las personas involucradas tener una idea aproximada de los síntomas (bloqueos intermitentes de equipos, se restablece o se bloquea, etc.) y tanto sentido del tiempo y la historia de los problemas que se puede obtener. Así que es hora de reunir pruebas contundentes: es el momento de tomar medidas. Nuestro objetivo principal con la solución de problemas a nivel receptáculo es para determinar si la tensión LN disponible es de la estabilidad y la amplitud suficiente para abastecer las necesidades de la carga (s).Realiza las siguientes mediciones.
Forma de onda: La forma de onda nos da información instantánea rápida. Una forma de onda ideal sería una onda sinusoidal. En este caso, (Fig. 20) la forma de onda de tensión es superior plana, lo cual es típico de un edificio con muchas cargas no lineales tales como computadoras y otros equipos de oficina. Nuestros otras mediciones nos dirán si este aplanamiento de cabezas es excesiva.
Tensión de cresta: El valor de pico es crítica para cargas electrónicas debido a que la fuente de alimentación electrónico carga sus condensadores internos al valor de pico de la tensión de línea. Si el pico es demasiado bajo, que afecta a la capacidad de las tapas para cargar completamente y la capacidad de la fuente de alimentación a través de huecos de montar momentáneas de la tensión de red. Para una tensión eficaz de 120 V, el valor de pico para una onda sinusoidal debería ser 169,7 V (1.414 × 120 V). Sin embargo, como vemos en la figura. 20, la forma de onda de cima plana tendrá un valor de pico inferior.
La forma de onda superior plana es típica de la tensión en instalaciones con cargas de computadoras. ¿Qué causa aplanamiento de cabezas? La utilidad suministra alimentación de CA, pero el equipo electrónico funciona con alimentación de CC. La conversión de CA a CC se realiza mediante la fuente de alimentación (SMPS) de la computadora. El SMPS tiene un puente de diodos que convierte CA en pulsante DC, que entonces carga un condensador.
A medida que la carga atrae el condensador hacia abajo, el condensador de recarga. Sin embargo, el condensador sólo toma de alimentación de la cima de la ola de recuperarse, ya que es la única vez que el voltaje suministrado es mayor que su propia tensión.
El condensador termina corriente en pulsos dibujo en cada pico de medio ciclo de la tensión de CA que se suministra.Esto está sucediendo con prácticamente todas las cargas electrónicas en el circuito. Si la fuente de alimentación de CA eran perfectamente rígido, lo que significa que tenía una capacidad infinita para suministrar toda la corriente que se requiere, entonces no habría tal cosa como tope plana (o caídas de tensión o cualquier distorsión de la tensión).Existen límites prácticos a lo que puede suministrar la fuente de alimentación de CA. Este límite se describe generalmente por un concepto llamado impedancia de la fuente, que es la impedancia total desde el punto donde la carga se encuentra de nuevo a la fuente. Hay dos principales contribuyentes a esta impedancia de la fuente.Uno de ellos es el cableado; cuanto más tiempo el conductor y el menor es el diámetro (mayor calibre), mayor es la impedancia. El otro factor es la impedancia interna del transformador de suministro de energía (u otro equipo de fuente). Esta impedancia interna es simplemente una manera de decir que un transformador de un tamaño / clasificación dado sólo puede suministrar tanta corriente.La impedancia de la fuente es naturalmente más grande al final de un circuito de derivación, el punto más alejado de la fuente. Ese es el mismo lugar donde todas esas cargas electrónicas están exigiendo actual en el pico de la ola. El resultado es que el pico de tensión tiende a ser arrastrado hacia abajo, en otras palabras, con la parte superior plana.Las cargas más hay, mayor es el aplanamiento de cabezas. Además, cuanto mayor sea la impedancia de la fuente, mayor es el tope plana de la forma de onda de tensión va a ser efectuados.
Tensión eficaz: la tensión de línea nominal se mide en valor eficaz, que corresponde al valor de calentamiento efectiva.El equipo está clasificado en rms, no pico, debido a que su principal limitación tiene que ver con la disipación de calor.tensión eficaz puede ser demasiado alto o demasiado bajo, pero es por lo general de baja tensión que causa problemas. Baja tensión eficaz combinado con aplanamiento de cabezas (pico bajo) es una combinación mortal para las cargas sensibles. La caída de tensión es una función tanto de la carga del circuito y la impedancia de la fuente, que en efecto significa que la longitud y el diámetro (calibre) de la carrera de alambre. El NEC (210-19.a, FPN No. 4) recomienda un límite de una caída de tensión del 3% del disyuntor de derivación a la salida más lejana, y una caída de tensión total de menos del 5% incluyendo el alimentador y del circuito derivado.
Grabación (a corto plazo): La limitación de la medida anterior es que es estático. Muchas cargas requieren más (corriente de entrada) corrientes cuando se enciende por primera vez. Esta alta corriente momentánea puede causar una baja tensión momentánea (SAG) a causa de la caída IR adicional a través de los conductores. Tales caídas son a menudo causados por las cargas de dibujo corrientes de entrada en el mismo circuito de derivación, o en el mismo tablero. Se puede medir el peor hundimiento caso de 100 ms o más (alrededor de seis ciclos a 60 Hz) mediante el uso de un multímetro digital rms, durante la puesta en la carga. ¿Qué pasa si usted quiere saber si hay caídas recurrentes? Las caídas recurrentes pueden ser grabados mediante el uso de un analizador PQ que capturar continuamente caídas de tan poco como la duración de ciclo único (17 ms). Un tiempo de grabación de 1 hora puede ser suficiente para indicar si hay caídas recurrentes y se hincha.
Grabación (a largo plazo): Para la grabación de más largo plazo en un instrumento, como el registro de eventos de tensión VR1710 de Fluke, se puede utilizar para registrar crecidas, caídas, cortes, transitorios, y las desviaciones de frecuencia mientras está enchufado en el tomacorriente.
El dispositivo se puede dejar en el lugar, sin vigilancia, durante días y semanas, todo el tiempo la captura de eventos intermitentes. La correlación de mal funcionamiento del equipo con eventos de tensión es clara evidencia de un problema de PQ.
tensión NG: Digamos que una simple medición LN en la salida tiene una lectura baja. La lectura baja no le dice si la lectura es baja debido a la tensión de alimentación es baja (en el subpanel), o si se sobrecarga el circuito de derivación. Se podría tratar de medir el voltaje en el panel, pero no siempre es fácil saber qué panel se alimenta la salida que se está midiendo y también es a veces un inconveniente para acceder a un panel. tensión de NG es a menudo una forma más fácil de asegurar la carga en un circuito. Como la corriente viaja a través del circuito, hay una cierta cantidad de caída de tensión en el conductor caliente y en el conductor neutro. La caída en los conductores de fase y neutro será el mismo si son del mismo calibre y longitud. La caída de tensión total en ambos conductores se resta de la tensión de la fuente y que es mucho menos tensión disponible para la carga.
Cuanto más grande sea la carga, mayor es la corriente, y mayor es la caída de tensión NG. Piense de tensión GN como el espejo de la tensión LN: si la tensión es baja LN, que se mostrará como una tensión más alta GN. existe tensión de gas natural debido a la caída de tensión debido a la corriente que viaja a través del neutro de nuevo a la unión NG. Si el sistema está instalado correctamente, no debería haber ningún enlace MAL excepto en el transformador de la fuente (a lo que la NEC llama a la fuente del sistema derivado separado (SDS), que suele ser un transformador). Bajo esta situación, el conductor de tierra debe tener prácticamente ninguna corriente y por lo tanto no hay caída de tensión en él. En efecto, el cable de tierra está disponible como una prueba de larga conduce de nuevo a la unión NG.
neutrales en común: Los circuitos trifásicos se conectan por lo general de manera que compartan un único punto muerto. La idea original era duplicar en el nivel del circuito de derivación de cuatro hilos (tres fases y neutro) al cuadro de distribución de cableado. En teoría, la única corriente desequilibrada debe devolver en el neutro. Si las cargas suministradas desde los circuitos trifásicos están en equilibrio, que es generalmente el caso para las cargas lineales no debería haber corriente mínima de regresar en el neutro.
Sin embargo, este no es el caso con cargas no lineales (electrónicas), por lo tanto la única neutral transporta una corriente mucho más alto. Este antiguo método convencional de cableado se ha convertido en un problema con el crecimiento de las cargas no lineales monofásicas.El problema es que el cero de corriente de secuencia de las cargas no lineales, principalmente tercer armónico, se suman aritméticamente y volver en el neutro.
Además de ser un problema potencial de seguridad a causa de sobrecalentamiento de un tamaño inferior al neutro, la corriente de neutro adicional crea una tensión MAL superior.
Recuerde que esta tensión MAL resta de la tensión de LN disponible para la carga. La medición de la tensión de MAL de un neutral compartido se muestra en la figura. 21.
La siguiente guía se ofrece en las mediciones NG para evaluar y resolver problemas de PQ.
1. Una regla de oro-utilizado por la industria es que la tensión de la GN 2 V o menos en el receptáculo está bien, mientras que unos pocos voltios o más indica una sobrecarga; 5 V se considera como el límite superior. Es evidente que hay algo de espacio para el juicio en esta medición.
2. Una lectura alta podría indicar una rama compartida neutral, es decir, un neutral compartida entre más de un circuito de derivación. Este neutral compartido simplemente aumenta las oportunidades para la sobrecarga, así como para un circuito de afectar a otro.
3. Una cierta cantidad de tensión de NG es normal en un circuito de carga.
Si la lectura es estable a cerca de 0 V, puede existir un vínculo GN ilegal en el receptáculo (a menudo debido a las hebras sueltas del tacto neutra algún punto del suelo) o en el subpanel. Cualquier bono NG distintos de los que están en el origen del transformador (y / o el panel principal) deben ser removidos para evitar corrientes de retorno que fluyen a través de los conductores de tierra.
4. Si la tensión de NG es baja en el receptáculo, que está en buena forma. Si es alto, entonces usted todavía tiene que determinar si el problema se debe principalmente a nivel del circuito de derivación, o principalmente a nivel del panel. Recuerde, suponiendo que no hay vínculo GN ilegal en intervenir paneles o receptáculos, el conductor de prueba de tierra va todo el camino de regreso a la fuente, por lo que está leyendo tensión cae todo el camino a la fuente.
Resumen: Las mediciones PQ en el receptáculo de circuitos derivados como se discutió anteriormente se resumen en la TBL. 7. La calidad de la energía depende de cableado de calidad que se conoce en la industria como el cableado rendimiento. La intención básica de cableado rendimiento es mantener o restaurar la tensión LN correcta a la carga. Hay una distinción entre el cableado de rendimiento y el mínimo cableado código. El NEC establece los requisitos mínimos absolutos para un cableado y se refiere principalmente a la prevención de incendios y la seguridad del personal. El CNE debería, por supuesto, nunca se violó, pero también es importante entender que el objetivo del Código no es establecer normas para lograr PQ. Sin embargo, muchas instalaciones están descubriendo que vale la pena tomar el paso adicional e instalar o incluso modernizar las instalaciones con cableado de rendimiento para el correcto funcionamiento de las cargas no lineales. Los atributos de rendimiento de cableado se enumeran en TBL. 8. Existen también situaciones en las que los dispositivos de acondicionamiento de potencia receptáculo instalado son una buena solución, ya sea como complemento a los cambios en el cableado o como una alternativa económicamente viable a algunos cambios en el cableado.Mediante la supervisión de eventos de tensión en el receptáculo, cualquier anomalía en la tensión entre fase y neutro (NG) y pueden ser detectados. El mantenimiento predictivo de PQ se asegurará de que las cargas sensibles que están recibiendo el voltaje correcto.
HIGO. 21 Medición de la tensión de un GN compartido neutral. (Fluke Corporation)
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TBL. 7
Las mediciones PQ en receptáculo de circuitos derivados de voltaje Look Medición de Instrumento
1. Forma de onda instantánea de la gravedad de la distorsión de tensión trifásica o monofásica analizador
2. picos de sobretensión trifásica o monofásica analizador, RMS multímetro digital (pico min max) aplanamiento de cabezas
3. voltaje RMS RMS Bajos (rms bajo estado estacionario o hundimientos intermitentes / cíclicos) trifásica o monofásica analizador, RMS multímetro digital (pico min max)
4. Grabación (a corto plazo) crecidas, caídas, interrupciones, mientras que se mantiene solucionador de problemas en las instalaciones (4 min a 1 h Tiempo de grabación normal) trifásica o monofásica analizador (caídas de tensión / hincha o transitorios)
5. Grabación (a largo plazo) Hasta 4000 se hunde, se hincha, los cortes, los transitorios de tres o grabador monofásica
6. tensión MAL MAL demasiado alto (o cercano a cero) trifásica o monofásica analizador, RMS multímetro digital (pico min max)
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TBL. 8
Sugerencias para el cableado de rendimiento de la Rama de circuitos Recomendación Razón Comprobar si hay conexiones sueltas Es fácil pasar por alto las evidentes neutrales Eliminar compartidos. En las nuevas instalaciones, tire neutrales individuales para cada circuito derivado de minimizar la interacción de la carga y la impedancia de fuente Limite el número de recipientes por circuito derivado a tres Reducir al mínimo la carga y cargar la interacción longitud del límite de 120 V circuitos derivados de 50 pies (15 m) Minimizar impedancia de la fuente de instalación circuitos derivados dedicados para todas las impresoras láser y fotocopiadoras. circuitos dedicados se deben ejecutar en su propio conducto mantienen la carga víctima y culpable de las cargas separadas. El conducto impide el acoplamiento entre los circuitos de instalar una planta verde de alambre (no sólo depende de la conexión de conducto) Mantener una baja impedancia de etiquetas de tierra continua todos los paneles, interruptores, y los recipientes Esto no mejorarían PQ, pero seguro que va a hacer la vida más fácil para el solucionador de problemas y el instalador
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TBL. 9
La comparación de la media de responder y multímetros de verdadero valor eficaz
Multímetro de lectura de forma de onda en el medio Descripción-Sensing DMM verdadero valor eficaz DMM onda sinusoidal correcta, onda cuadrada correcta (L en la parte superior de tensión) 10% de alto correcta actual de diodo rectificador monofásico de 40% bajo correcta actual para trifásico de diodo rectificador 5% -30% de baja correcta
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6.3.4 Medición en el panel de servicio
En el enfoque de abajo hacia arriba, el siguiente paso es inspeccionar y controlar los atributos de PQ en el panel de servicio. Mientras que la inspección, comprobación para el siguiente:
Inspección visual
• Conductor de alimentador prueba actual
• Prueba de corriente del conductor neutro (alimentador y la rama)
• Fase a neutro prueba de tensión (alimentación y la rama)
• Prueba de tensión de GN (alimentador)
• caída de tensión del disyuntor y el actual sobre conductores de fase de rama
• El panel de servicio es donde los efectos de las cargas armónicas monofásicos son fáciles de medir. Un medidor de verdadero valor eficaz asegura lecturas precisas de edades voltios y corrientes no lineales. Consulte la TBL. 9 para la comparación de lectura media y de verdadero valor eficaz de lectura multímetros.
Inspección visual:
Busque un enlace GN ilegal en subpaneles (ver Fig. 22).Se trata de una violación de la NEC, así como del cableado PQ. También es muy común. Si un enlace GN ilegal se encuentra en un panel a un sitio, es probable que sea en cualquier número de ellas. Quién sabe por qué están allí: tal vez el instalador pensaba que todos los paneles están cableados como los paneles de servicio residencial; o que la manera más rápida de reducir la edad voltios GN fue la instalación de un puente, o que los motivos más, mejor. En cualquier caso, eliminar todos los enlaces no-ilegales NG excepciones.
Busque señales de sobrecalentamiento, tales como lengüetas para conectar descoloridos.
• Las conexiones flojas y una carga excesiva aparecen en forma de calor. Los altos niveles de corriente armónica que no fueron contabilizadas en el dimensionamiento de alambre original también pueden producir un sobrecalentamiento. Los sensores infrarrojos son el método preferido para la medición de temperatura sin contacto.
De particular preocupación es el tamaño del conductor neutro del alimentador.
• Desde hace tiempo se ha entendido que cualquier corriente fundamental que resulta del desequilibrio de las cargas monofásicas entre las tres fases volverá en el neutro, sino un fenómeno relativamente reciente es el tercer armónico (Triplen) corrientes generadas por las cargas monofásicas no lineales que todos volver en el neutro. La NEC-1996, la primera vez declaró que "En un circuito en estrella de cuatro hilos, de tres fases, donde la mayor parte de la carga consiste en cargas no lineales, hay corrientes armónicas presentes en el conductor neutral, y el neutro se considerarán para ser un conductor de transporte de corriente ". (Artículo 310, "Notas a las tablas de ampacidad de 0 a 2000 voltios," Nota 10.c). En efecto, esto requiere que el conductor neutro debe ser al menos igual al tamaño del conductor de fase. Muchos expertos recomiendan que el neutro sea el doble del tamaño del conductor de fase.
Compruebe si hay neutrales sucursales compartidas.Contar los conductores neutros para circuitos derivados: si hay menos de los conductores de fase, hay neutrales compartidos.
Compruebe el apriete de las conexiones del conducto, especialmente si el conducto está siendo utilizado exclusivamente como el conductor de puesta a tierra (no se recomienda).
Mediciones Las mediciones que se van a realizar en el panel de servicio se resumen en la TBL. 10.
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TBL. 10
Las mediciones panel de servicio
Look para Instrumentos de medición
La sobrecarga de corriente 1. Fase de alimentador y el equilibrio analizador trifásico; verdadero valor eficaz pinza
2. Alimentador de corriente elevadas corrientes neutras desde el analizador trifásico los armónicos fundamentales y tercer desequilibrada; RMS DMM para encontrar la frecuencia dominante
3. MAL tensión alimentador de alta tensión indica un exceso de corriente, cercano a cero indica un posible vínculo subpanel GN Mismo
4. Poder tensión LN baja tensión Mismo
5. derivado neutral neutrales compartidos actuales Mismo
6. La caída de voltaje a través de los contactos del interruptor. interruptores calientes usado lentes de contacto. Breakers en necesidad de reemplazo Mismo
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HIGO. 22 bonos subpanel NG provocan corrientes de retorno de carga que fluyen en conductores de tierra. Esto provoca la corrosión de tuberías en sistemas de tierra, así como tierras ruidosas. (Fluke Corp.)
alimentador de corriente de fase: Compruebe cada fase para asegurarse de que no está sobrecargado.
También revise si hay desequilibrio excesivo.
Alimentador de corriente de neutro: Medir el conductor neutro del alimentador de corriente de neutro acumulativo.Corrientes del tercer armónico de las tres fases se suman aritméticamente en el neutro.
Prueba de tensión del alimentador GN: Medir la tensión de neutro a tierra, tensión excesiva GN indica sobrecarga. Una tensión de MAL en o muy cerca de cero indica la existencia de un enlace MAL ilegal en un subpanel.
Fase a neutro prueba de tensión: de fase a neutro se miden y registran tensiones. Ellos pueden ser comparados con tensiones receptáculo LN para medir la caída de tensión.
Rama corriente de neutro: Medir cada rama neutral para la sobrecarga. Los neutrales se miden en lugar de los conductores de fase, ya que podría compartir la corriente de retorno de varios conductores de fase, sin embargo, no están protegidos por interruptores.
Circuito caída de tensión del interruptor: La caída de voltaje a través de un conjunto de contactos del interruptor le dará una medida rápida del desgaste de los contactos.Idealmente, la caída de tensión debe ser cero. En la práctica, habrá una cierta caída de tensión en el rango de los milivoltios, con el valor exacto de ser dependiente de la corriente de carga.
Como regla general, la caída de tensión no debe exceder de 20 a 100 mV, dependiendo de la carga. Esta prueba también se puede realizar como prueba de medición de resistencia de contacto. Para más detalles consulte la Sección 8.
Resumen: Las recomendaciones para mejorar PQ en el panel de servicio se resumen en la TBL. 11.
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TBL. 11
Las recomendaciones del panel de servicio para la mejora de PQ
Recomendación longitud del límite de la razón de 208 V de alimentación corre a 120 V subpaneles de subpaneles 200 pies (65 m) Minimizar impedancia de la fuente y la posibilidad de huecos de tensión No cascada (daisy chain) fuera de otros subpaneles si es posible, y sobre todo si el panel aguas arriba es muy cargado o tiene cargas con altas corrientes de entrada cargas altas pueden causar caídas de tensión que afectarán a todos los usuarios alimentados Instale un conductor de tierra cable verde (no se basan en conexiones de conducto) Mantener una planta continua de baja impedancia minimizar el calor, huecos de tensión Reducir la de carga en el panel si es necesario Reducir corriente de retorno neutro (de la corriente fundamental) Redistribuir cargas del circuito de derivación para mejorar el equilibrio de las tres fases Upsize el alimentador neutral si es necesario, para acomodar la tercera armónica. Esto se puede hacer mediante la ejecución de otro neutral en paralelo.
Contra la sobrecarga y calentamiento del alimentador neutro. Reducirá el voltaje de GN Instalar tercer filtro de armónicos de corriente de neutro Reducir fabricante de paneles de carga no lineal diseñado para cargas no lineales
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Además, se debe considerar lo siguiente para reducir los efectos de los armónicos si los problemas de calidad eléctrica se encuentran en el panel de servicio:
1. Doble el neutro, yendo más allá de los requisitos del NEC.
2. Use los paneles de carga no lineal.
3. Instalar filtros de secuencia cero. Tal filtro se hunde efectivamente la tercera armónica, la prevención de la sobrecarga en el alimentador neutral y el transformador.
4. Instalación de transformadores de zigzag.
5. Vuelva a colocar las unidades de motor de más edad con más nuevos, los armónicos compensadas queridos.
6. Hacer frente a los armónicos de mayor tamaño implica neutrales y otros métodos de ser más capaz de manejar los armónicos que están presentes. Curado armónicos implica la eliminación o reducción de armónicos en su origen.
7. En algunos casos, se puede tratar de reducir la propagación de armónicos en el system-- por ejemplo, poniendo ciertas cargas en su propio panel anterior y trans.
8. Existen muchos problemas de armónicos debido a la manera que las cosas están conectadas.
Mayor cableado suele ser costoso en términos de tiempo de inactividad y lo que no es normalmente el primer método utilizado para el vuelo de un problema de armónicos.
9. Mire cuidadosamente el sistema antes de aplicar cualquier método de curado o de supervivencia, por lo que no terminan tratando uno tras otro hasta que finalmente tiene que admitir que debería haber reconectado para empezar.
El enfoque de ensayo y error para la solución de problemas relacionados con armónicos por lo general demora una reparación efectiva, mientras que aumenta drásticamente el coste total de la solución del problema.
10. Con la prueba de la derecha en el cableado en particular, puede aislar el problema y proceder con una certeza razonable sobre si es necesario o no un cambio de cableado.
11. Para desequilibrio de fase correcta:
Redistribuir cargas a diferentes fases de equilibrar la corriente en tres fases. Busque las cargas monofásicas que se alimenta desde una fase principalmente en el panel.
Esta redistribución y equilibrio tiene muchos beneficios.Reduce el riesgo de sobrecalentamiento cualquier fase particular en el transformador, minimiza la corriente de neutro, reduce las posibilidades de accionamiento del disyuntor, y proporciona otras ventajas en términos de mantenimiento y fiabilidad.
Para corregir las conexiones sueltas, utilice un sensor infrarrojo para comprobar si hay puntos calientes. No utilice el método de volver a apretar para evitar conexiones sueltas. Esto casi siempre resulta en exceso de torsión.Un sujetador hace su trabajo por el estiramiento a cerca de lo que se llama su límite elástico. Una vez que supere esto, el sujetador no puede proporcionar la energía de sujeción que fue diseñado para ofrecer. Y el poder de sujeción es lo que permite que la conexión a hacerse apretado. Una vez que supere el límite elástico de un sujetador, que ha eliminado su capacidad para darle una conexión fiable. Apriete excesivo puede eventualmente pelar hilos. Sin embargo, esto no significa que usted está bien, siempre y cuando no dañar las roscas. Lo que importa es la distancia que se extendía el sujetador. Una vez que supere el límite de par para que el sujetador, que ya no sujetar correctamente.
13. Examine las conexiones en vías de conductores. Para tubería metálica eléctrica (EMT), comprobar que los tornillos de acoplamiento no estén sueltos. No apriete demasiado estos. No se puede apretar económicamente conducto, como se le enrosca juntos.
14. Para los circuitos críticos, considere la instalación de un puente de unión en cada conexión de canaleta metálica.Por ejemplo, la instalación de un puente de unión alrededor de cada acoplamiento de la tubería o alrededor de cada accesorio EMT.
15. Como ya se ha mencionado, eliminar cualquier bono NG-lado de la carga.
6.3.5 Las mediciones en el transformador
Transformers están sujetos a un sobrecalentamiento de las corrientes armónicas. Los transformadores que suministran cargas no lineales deben ser revisados periódicamente para verificar su funcionamiento está dentro de límites aceptables. Transformers también son críticas para la integridad del sistema de conexión a tierra. TBL. 12 enumera las diversas mediciones necesarias para transformadores.
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TBL. 12
Las mediciones en el transformador de distribución Look Medición de Instrumento
1. kVA del transformador de carga. Si la carga supera el 50%, la verificación de los armónicos y la posible necesidad de reducción de potencia del analizador trifásico o monofásico
2. Los armónicos del espectro de armónicos 1. pedidos / amplitudes presentes: tercer armónico (cargas monofásicas), quinto, séptimo (principalmente cargas trifásicas) Mismas
2. resonancia de armónicos de orden superior
3. Eficacia de los filtros de armónicos trampa
3. THD armónico dentro de los límites de carga: Tensión
% THD <5 -20="" corriente="" div="" la="" mismo="" thd="">
4. K-factor de efecto de calentamiento del transformador de cargas armónicas Mismas
5. Las corrientes de tierra 1. corrientes de tierra Objetables no se cuantifican, pero están prohibidas por el NEC mismo y de verdadero valor eficaz de pinza multímetro
2. vínculo NG en lugar
3. tierra de seguridad eléctrica (ESG) del conector de electrodo de tierra (por lo general la construcción de acero) en su sitio
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Las mediciones:
Transformador de carga (kVA): Si el transformador tiene una Wye cuatro hilos secundario, que es la configuración estándar para cargas monofásicas comerciales, kVA real se puede determinar fácilmente mediante la medición de corrientes de fase suministrados desde cada devanado y luego calculando cada kVA, o midiendo directamente la kVA en cada fase. La suma de fase individual kVA a continuación da la trifásico kVA del transformador.Comparar kVA de carga reales medidos o calculados contra la placa de identificación de kVA para determinar el% de carga. Si se equilibra la carga, una única medición es suficiente. Transformadores cargados a menos del 50% son generalmente seguros contra el sobrecalentamiento.Sin embargo, a medida que aumentan las cargas, las mediciones deben hacerse periódicamente. En algún momento, el transformador puede requerir reducción de potencia debido a la carga no lineal.
espectro armónico: El espectro armónico de la corriente (carga) secundaria dará una idea de los órdenes de armónicos y amplitudes presentes:
En un transformador de alimentación de cargas monofásicas, el armónico principal de preocupación es la tercera. La tercera añadirá aritméticamente en el neutro y circular en el primario de un transformador delta delta-estrella. El transformador conectado delta-estrella tiende a aislar el resto del sistema a partir de los terceros armónicos de corriente desde el sistema primario, sin embargo lo hace aislar el quinto, séptimo u otros armónicos no Triplen. La tercera sin embargo de corriente hará que la calefacción adicional armónico y Triplen armónico del transformador.
En un transformador de alimentación de cargas trifásicas que incluyen unidades o sistemas UPS con convertidores de seis impulsos, el quinto y el séptimo armónico tenderá a pre dominan. quinta excesiva es de particular importancia, ya que de secuencia negativa.
Se tenderá a producir un par antagónico y el sobrecalentamiento de los motores polifásicos.
amplitudes de los armónicos disminuyen normalmente como la frecuencia armónica sube. Si una frecuencia es significativamente mayor en amplitud que las frecuencias más bajas, podemos sospechar una condición resonante a esa frecuencia. Si se detecta una condición tal, asegúrese de tomar las lecturas a las baterías de condensadores para ver si las tapas están experimentando condiciones de sobrecorriente / sobretensión.
Antes y después de la medición del espectro armónico es extremadamente valiosa para determinar si las técnicas de reducción de armónicos, como los filtros trampa, que están sintonizados a frecuencias específicas, son del tamaño adecuado y están trabajando como se esperaba. Diferentes frecuencias armónicas afecten a equipos de diferentes maneras. Ver TBL. 13 para las secuencias armónicas y sus efectos en los equipos.
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TBL. 13
(A) Armónica frecuencias, secuencias, y (b) Efectos Nombre Primero Segundo Tercero Cuarto Quinto Sexto Séptimo Octavo Noveno (a) las frecuencias armónicas y secuencias de Frecuencia 60 120 180 240 300 360 420 480 540 Secuencia + - 0 + - 0 + - 0 secuencia efectos de la rotación (de efecto de la piel, etc. eddy actual) (b) Efectos de las secuencias armónicas positivo hacia adelante Calefacción de los conductores, interruptores, etc.
Negativo Calefacción inversa que el anterior + calentamiento del motor y los problemas CERO Ninguno de calefacción del conductor, el autobús y el transformador Regla neutro neutro: Si las formas de onda son simétricas, armónicos pares desaparecen.
Los armónicos se clasifican de la siguiente manera:
1. Solicitar o un número: Múltiple de fundamental, por lo tanto, la tercera es tres veces la frecuencia fundamental, o 180 Hz.
2. par o impar orden: armónicos impares se generan durante el funcionamiento normal de las cargas no lineales.Incluso los armónicos sólo aparecen cuando hay DC en el sistema. En circuitos de potencia, esto sólo tiende a ocurrir cuando un componente (s) de estado sólido, tal como un diodo o SCR, falla en un circuito convertidor.
3. Secuencia:
a. secuencia positiva. efecto principal es el sobrecalentamiento.
segundo. secuencia negativa. Crear contra-par en motores, es decir, tenderá a hacer que los motores van hacia atrás, lo que provoca el sobrecalentamiento del motor.Principalmente quinto armónico.
do. Secuencia cero. Añadir en punto muerto de tres fases, el sistema de cuatro hilos. Principalmente tercera armónica.
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THD: Verificar si la THD de voltaje y corriente:
Para el voltaje, THD no debe superar el 5%. Para la corriente, THD no debe superar el 5% -20%.
IEEE 519 establece límites para los armónicos en el punto de acoplamiento común (PCC) entre la empresa y el cliente (EN50160 es la norma europea que es equivalente a la norma IEEE 519). IEEE 519 direcciones mediciones de THD que se toman en el PCC, que por lo general se considera que es el principal transformador entre la empresa y el cliente. Por lo tanto las mediciones de THD se hacen a menudo en el secundario del transformador principal del cliente, ya que es el punto de más fácil acceso a todas las partes. Algunos practicantes PQ han ampliado el concepto de PCC para incluir puntos dentro de las instalaciones, como por ejemplo en el sistema de alimentación, donde las corrientes armónicas que se generan a partir de un conjunto de cargas podría afectar a otro conjunto de cargas y causan distorsión significativa de tensión. El énfasis está puesto en mejorar en planta PQ, en lugar de simplemente no afecta a la utilidad PQ.
THD de tensión: THD tiene una larga historia en la industria. El concepto subyacente es que las corrientes armónicas generadas por las cargas provocarán distorsión de la tensión a medida que viajan a través de la impedancia del sistema. Esta distorsión de la tensión se convierte entonces en el soporte de sistema de armónicos de ancho.Si, por ejemplo, la tensión distorsionada sirve una carga lineal como un motor, se creará entonces corrientes armónicas en que la carga lineal. Mediante el establecimiento de límites máximos de distorsión de la tensión, establecemos límites para el impacto en todo el sistema de armónicos.
Distorsión de la tensión, sin embargo, depende de la impedancia de la fuente, es decir, la capacidad del sistema. Es bastante posible para la primera (o segunda o tercera) cliente para inyectar corrientes armónicas significativas en el sistema y no causa THD de voltaje exceda de 5%. Toda la responsabilidad sobre la mitigación de armónicos puedan caer sobre los últimos clientes que tienen la desgracia de empujar THD edad voltios por encima del 5%, aunque su carga de armónicos en particular era relativamente pequeño.
TBL. 14 IEEE 519 Límites para los armónicos de corriente en el PCC
THD de corriente: Para restaurar algo justos con esta situación, se han añadido normas para los armónicos de corriente maxi mamá, ya que los armónicos de corriente estaban bajo el control del fabricante de instalaciones y equipos locales (recuerda, cargas armónicas actúan como generadores de armónicos). Este énfasis en la mitigación de armónicos de corriente en la carga, incluyendo el requisito no muy lejano que la carga de generar prácticamente no armónicos, se ha convertido en la filosofía de reglamentación vigente. Se pone la carga de la responsabilidad en el sitio local y de los fabricantes de equipos. Para los fabricantes de equipos, EN50160, IEC / EN 61010 y IEC / EN 61000-4, son las normas europeas aplicables. Para cumplir con el requisito para el mercado europeo, los fabricantes de los EEUU tendrán que cumplir con las normas enumeradas anteriormente. Los límites establecidos en la norma IEEE 519 para corrientes armónicas dependen del tamaño del cliente con respecto a la capacidad del sistema. El SCR es una medida del tamaño eléctrica del cliente en relación con la alimentación de la red. Cuanto menor sea el cliente (mayor SCR), menor será el impacto potencial en la alimentación de la red y la más generosa de los límites armónicos. El sistema más grande del cliente de potencia (más pequeño SCR), los más estrictos los límites de corrientes armónicas. Consulte la TBL. 14 para conocer los valores armónicos de corriente en el PCC.
distorsión de demanda total (TDD) y THD: TDD es la relación de los armónicos de corriente a la carga máxima (IL). Se diferencia de THD en que THD es la relación de los armónicos a la carga instantánea. ¿Por qué en lugar de TDD THD? Supongamos que se estaba ejecutando una carga ligera (utilizando una pequeña fracción de la capacidad del sistema), pero esas cargas no lineales eras.THD sería relativamente alta, pero las corrientes armónicas en realidad se generan sería baja, y el efecto sobre el sistema de suministro de hecho sería insignificante. Por lo tanto, TDD permite la carga de armónicos que se hace referencia a la carga máxima: si la carga es alta armónica con carga máxima, entonces tenemos que tener cuidado con el efecto de la fuente de alimentación. Entonces, ¿dónde deja eso a THD actual como una medida útil. La lectura más cerca del THD (s) actual se toma a las condiciones de carga máxima, mientras más cerca se aproxima TDD. El único lugar de no aplicar las especificaciones está en la carga de generación de armónicos individuales. Esto siempre será una distorsión peor de los casos y una lectura engañosa. Esto es porque como
armónicos viajan aguas arriba, una cierta cantidad de cancelación se realiza (debido a las relaciones de fase que, a efectos prácticos, es difícil de
predecir). THD y TDD deben medirse a un PCC, o en el transformador de la fuente.
Factor K: factor K es una medida específica del efecto de calentamiento de los armónicos en general y en los transformadores en particular. Se diferencia del cálculo THD en que se hace hincapié en la frecuencia, así como la amplitud de la orden armónico. Esto se debe a los efectos de calentamiento aumentan con el cuadrado de la frecuencia.
Una lectura K-4 significaría que los efectos de calentamiento y pérdidas por dispersión son cuatro veces lo normal. Un transformador estándar es, en efecto, un transformador de K-1. Al igual que con THD, es engañosa para hacer un factor K de lectura en la carga o el receptáculo, ya que habrá una cierta cantidad de cancelación de aguas arriba; transformador factor K es lo que cuenta. Una vez que se determina el factor K, seleccione el siguiente tamaño comercial superior. K-factor de transformadores de potencia está disponible en tamaños comerciales estándar de K-4, K-13, K-20, K-30, etc. K-13 es una clasificación común para un transformador de suministro de cargas de oficina. Las puntuaciones más altas tienden a ser envasados en unidades de distribución de energía (PDU) que están especialmente diseñados para suministrar equipo y otras instalaciones sensibles PQ.Para obtener información adicional acerca de transformador de K-nominal, consulte la Sección 5.2.1.
Las corrientes de tierra: dos razones principales para la corriente excesiva del suelo son enlaces ilegales NG (en subpaneles, receptáculos, o incluso en el equipo) y las llamadas barras de IG:
bonos subpanel NG crean un camino paralelo a la corriente de retorno normal regrese a través del conductor de puesta a tierra. Si el neutro se convierte en cada vez abierta, la tierra de seguridad equipo se convierte en la única vía de retorno; Si este camino de retorno es de alta impedancia, tensiones peligrosas podrían desarrollar.
IG barras separadas casi siempre crean dos masas de referencia a diferentes potenciales, que a su vez genera una corriente de bucle de tierra para circular en un intento de igualar esos potenciales. Un peligro para la seguridad y el equipo también se crea: en el caso de la caída de rayos, sobretensiones corrientes viajan a tierra en diferentes potenciales de tierra va a crear diferencias de potencial peligrosas.
Transformador de puesta a tierra: La conexión a tierra del transformador es crítico.
Artículo NEC 250 en general y, en particular, 250-26 dirección de los requisitos de puesta a tierra de los sistemas derivados por separado (SDS).
Una referencia de tierra se establece mediante una conexión de puesta a tierra, por lo general a la construcción de acero (que, a su vez, se requiere para ser conectados a todos los tubería de agua fría, así como a cualquier y todos los electrodos de puesta a tierra). La unión debe ser mediante soldadura exotérmica, no pinzas que pueden aflojarse con el tiempo. El propio conductor del electrodo de tierra debe tener un valor tan bajo de impedancia de alta frecuencia como sea posible (entre otras cosas porque la corriente de falla tiene componentes de alta frecuencia). , conductores planos anchos se prefieren a los redondos porque tienen reactancia inductiva menos en las frecuencias más altas. Por la misma razón, la distancia entre la conexión del conductor de electrodo a tierra para el sistema (es decir, enlace de MAL en el transformador) y el electrodo de puesta a tierra (la construcción de acero) debe ser lo más corto posible.
El terreno neutral y debe ser conectado en un punto en el bus neutral transformador. A pesar de que permitido, no es recomendable hacer el vínculo GN en el panel principal, con el fin de mantener la segregación de rentas normales retorno cur y cualesquiera corrientes de tierra. Este punto en el transformador es el único punto en el sistema donde GN debe estar unido. Consulte la TBL. 15 para la inspección de la puesta a tierra del transformador relacionada con los problemas de PQ.
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TBL. 15
Inspección del transformador de puesta a tierra para PQ Problemas
Inspección del transformador Planta explicación Comprobación de vínculo GN Un bono GN alta impedancia hará que la fluctuación del voltaje Compruebe si el conductor de tierra y la integridad de la conexión a la construcción de acero (soldadura exotérmica) las corrientes de defecto volverá a la fuente a través de estas conexiones, por lo que debe ser lo más baja impedancia posible Comprobar la estanqueidad de todas las conexiones de conducto Si el conducto no es en sí a tierra, tenderá a actuar como un estrangulador para las frecuencias más altas y corriente de falla límite (recuerde que las corrientes de defecto no son sólo a 60 Hz, pero tienen componentes de alto f ) Medida de las corrientes de tierra en el conductor a tierra Idealmente debería haber ninguno, pero siempre habrá alguna corriente de tierra debido al funcionamiento o la fuga de dispositivos de protección (MOV, etc.) conectados de fase o neutro a tierra normal.
Sin embargo, nada por encima de un amplificador debe ser motivo de sospecha (no hay ninguna regla dura y rápida, pero los solucionadores de problemas experimentados PQ desarrollar una idea de los posibles problemas)
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Soluciones: Hay un número de soluciones para los problemas relacionados con PQ transformador. Son Instalar transformadores de distribución adicionales
• Transformadores de disminución de potencia
• Instalar transformadores K-clasificar
• Se utiliza refrigeración por aire forzado
SDS: El transformador de distribución es el suministro de SDS, un término que se define en el NEC (artículo 100). La idea clave es que el secundario de este transformador es la nueva fuente de alimentación de todos sus usuarios alimentados: este es un concepto de gran alcance en el desarrollo de un sistema de distribución de PQ. El SDS logra varios objetivos importantes, todos beneficiosos para el PQ:
Se establece una nueva referencia de tensión.Transformadores tienen grifos que permiten que el voltaje secundario que se dio un paso arriba o hacia abajo para compensar cualquier caída de tensión en los alimentadores.
Se reduce impedancia de la fuente por la disminución, a veces drásticamente, la distancia entre la carga y la fuente.El potencial de perturbaciones edad voltios, sobre todo se hunde, se reduce al mínimo.
• Se logra el aislamiento. Puesto que no hay conexión eléctrica, sólo el acoplamiento magnético, entre el primario y secundario, el SDS aísla sus cargas desde el resto del sistema eléctrico. Para extender este aislamiento a las perturbaciones de alta frecuencia, transformadores de aislamiento especialmente construidos proporcionan un escudo entre el primario y secundario para desviar el ruido de RF a tierra. De lo contrario, el acoplamiento capacitivo entre primaria y secundaria tendería a pasar estas señales de alta frecuencia a través.
• Se establece una nueva referencia de tierra. Parte de la definición de la SDS es que "no tiene ninguna conexión eléctrica directa, que incluye un conductor puesto a tierra sólidamente conectado circuito, para abastecer a los conductores procedentes de otro sistema." (NEC 100) Existe la posibilidad de separar el subsistema servido por el SDS de bucles de tierra y el ruido de tierra aguas arriba de la SDS, y viceversa.
transformadores K-clasificado: Los armónicos provocan el calentamiento de los transformadores, a un ritmo mayor que las corrientes fundamentales equivalente sería. Esto es debido a su frecuencia más alta. Hay tres efectos de calentamiento de los transformadores que aumentan con la frecuencia de histéresis:
• Cuando se magnetiza de acero, dipolos magnéticos toda la formación, de manera que los polos norte todo punto de un solo sentido, los polos sur del otro. Estos polos del interruptor con la polaridad de la corriente aplicada.
Cuanto mayor sea la frecuencia, más a menudo la conmutación se produce, y, en un proceso análogo a los efectos de la fricción, el aumento de las pérdidas de calor.
Las corrientes de Foucault:
• Los campos magnéticos alternos crean piscinas de hidromasaje localizadas de corriente que generan la pérdida de calor. Este efecto aumenta a medida que un cuadrado de la frecuencia. Por ejemplo, un tercio de corriente armónica tendrá nueve veces el efecto de calentamiento como la misma corriente en el fundamental.
Efecto en la piel
•. A medida que aumenta la frecuencia, los electrones migran a la superficie exterior del conductor. Más electrones están utilizando menos espacio, por lo que la impedancia efectiva del conductor se ha incrementado; a la frecuencia más alta, el conductor se comporta como si se tratara de un calibre inferior, ampacidad inferior, superior alambre de impedancia. La industria ha respondido con dos soluciones generales a los efectos de armónicos en los transformadores: instalar un transformador puntuación factor K o reducción de un transformador estándar.
Veamos pros y los contras del enfoque del factor K en primer lugar. El factor K es un cálculo basado en el valor eficaz, HD% de las corrientes armónicas, y el cuadrado de la orden armónico (número). No es necesario realizar el cálculo realidad porque un analizador de armónicos lo hará por ti. Lo importante es entender que el orden armónico se eleva al cuadrado en la ecuación y que es precisamente donde los efectos de calentamiento de alta frecuencia, como pérdidas por corrientes parásitas, se tienen en cuenta. K-transformadores puntuación están diseñados para minimizar y adaptarse a los efectos de calentamiento de los armónicos. transformadores de más-K no eliminan los armónicos (a menos que se añaden elementos adicionales como filtros).
Alojan armónicos con técnicas tales como el uso de un número de espiras paralelas más pequeñas, en lugar de un solo devanado grande: esto da más piel para los electrones para viajar. El delta del bobinado primario es de tamaño hasta a tolerar los que circulan corrientes del tercer armónico sin sobrecalentarse. El neutro en el secundario es también aumentaron de tamaño para los terceros armónicos (por lo general de tamaño al doble de la intensidad admisible de fase).
Problemas de la aplicación con transformadores de factor K: K-transformadores de puntuación se han aplicado ampliamente, pero hay ciertos problemas con ellos.Muchos consultores no ven la necesidad de utilizar transformadores con una calificación superior a K-13 a pesar de K-20 y superior puede ser suministrado como parte de una PDU integrado. Además, las aplicaciones tempranas a veces pasan por alto el hecho de que los transformadores K-clasificado necesariamente tienen una impedancia interna inferior. Mientras que un transformador estándar tiene una impedancia típicamente en el rango de 5% -6%, transformadores de más-K pueden ir tan bajo como el 2% -3% (menos como las K-calificación aumentos). En casos de actualización, donde un transformador estándar está siendo reemplazado por un transformador K-nominal equivalente kVA, esto puede requerir nuevos cálculos de cortocircuito y el cambio de tamaño de los dispositivos de protección contra sobrecorriente secundarias.
HIGO. 23 Transformador de la curva de funcionamiento (IEEE Std 1100-1992, IEEE Práctica recomienda para la alimentación y puesta a tierra equipos electrónicos sensibles.)
Reducción de potencia transformadores estándar: Algunos administradores de instalaciones utilizan una reducción de potencia del 50% como regla de oro para sus transformadores que sirven de una sola fase, cargas predominantemente lineales. Esto significa que un transformador de 150 kVA solamente suministraría 75 kVA de carga. La curva de capacidad (ver fig. 23), tomado de IEEE 1100-1992 (Emerald Book), muestra que un transformador con un 60% de sus cargas que consisten de SMPS, que es ciertamente posible en un edificio de oficinas comerciales, en realidad, debe derratea por 50%.El siguiente es un método aceptado para el cálculo de reducción de potencia del transformador sólo para cargas monofásicas. Se basa en la suposición muy razonable que, en circuitos monofásicos, el tercer armónico predominará y hacer que la forma de onda de corriente distorsionada para mirar predecible alcanzó su punto máximo. Use un medidor de verdadero valor eficaz para hacer estas mediciones de corriente:
1. Medir rms y pico de corriente de cada fase secundaria.(Pico se refiere al pico instantáneo, no a la irrupción o rms de carga máxima de corriente).
2. Encontrar la media aritmética de las tres lecturas rms y los tres picos de corriente y utilizar este promedio en el paso 3 (si la carga es esencialmente equilibrado, este paso no es necesario).
3. Calcular XFormer factor de reducción de armónicos:
xHDF = (1,414 * Irms) / Ipico
4. O bien, dado que la relación de pico / rms se define como CF, esta ecuación puede reescribirse como: xHDF = 1,414 / CF
Si el instrumento de prueba tiene la capacidad para medir la CF de cada fase directa. Si la carga está desequilibrada, encontrar la media de las tres fases y el uso de la media en la fórmula anterior. Puesto que una forma de onda de corriente de onda sinusoidal tiene un CF = 1,414, que tendrá un xHDF = 1; no habrá una reducción de potencia.Cuanto más el tercer armónico, mayor será el pico, mayor será la CF. Si el CF eran 2,0, entonces el xHDF = 1,414 / 2 = 0,71. Un CF = 3 nos da una xHDF = 0,47. Una onda con CF = 3 es casi tan muy distorsionada de una forma de onda de corriente como se puede esperar para ver en un transformador de distribución monofásica.
Precaución: Este método no se aplica a los transformadores de alimentación de cargas de tres fases, donde los armónicos distintos de la tercera tienden a predominar y CF no es útil como un simple factor de predicción de la cantidad de distorsión. Un cálculo de cargas trifásicas está disponible en la norma ANSI / IEEE C57.110. Sin embargo, existe cierta controversia acerca de este cálculo, ya que puede subestimar las vibraciones resonantes mecánicos que pueden causar armónicos, y que acelerará el desgaste del transformador por encima y más allá de los efectos del calor por sí solos.
6.3.6 Ruido Eléctrico
HIGO. 24 de acoplamiento de ruido. ruido de fondo medido como O-G o el ruido NG. (Fluke Corporation)
El ruido eléctrico es el resultado de las señales más o menos aleatoria eléctricos llegar ting acoplado a los circuitos en los que no son deseados, es decir, donde se interrumpen las señales portadoras de información. El ruido se produce en ambos circuitos de potencia y señal, pero en términos generales, se convierte en un problema cuando se pone en circuitos de señales. circuitos de la señal y de datos son particularmente vulnerables al ruido debido a que operan a altas velocidades y con bajos niveles de voltaje.Cuanto menor sea el voltaje de la señal, menor es la amplitud de la tensión de ruido que puede ser tolerada.
La relación señal-ruido describe la cantidad de ruido de un circuito puede tolerar antes de que la información válida, la señal, se corrompe. El ruido es uno de los más misteriosos sujetos en PQ, especialmente ya que debe ser considerado con su igualmente misterioso, puesta a tierra.Para disminuir el misterio, hay dos conceptos clave para entender:
La primera es que los efectos eléctricos no requieren conexión directa (por ejemplo, a través de conductores de cobre) que se produzca. Para un electricista que ha sido entrenado por el tamaño, la instalación y el cableado de la prueba, esto puede no ser intuitivo. Sin embargo, creo que de un rayo o de la primaria y secundaria de un transformador de aislamiento, o de la antena de la radio: no hay conexión directa, cableada, pero de alguna manera los circuitos eléctricos completos siguen ocurriendo. Las mismas reglas de comportamiento-eléctricos están en operación para el acoplamiento de ruido, como se explicará más adelante.
El segundo concepto es que ya no podemos permanecer en el reino de 60 Hz. Uno de los beneficios de 60 Hz es que es una frecuencia suficientemente baja para que los circuitos de alimentación pueden ser tratados (casi) como circuitos de corriente continua; en otras palabras, se aplica la ley de Ohm de base. Pero cuando se trata de ruido, tenemos que tener en cuenta que la señal circuitos se producen a altas frecuencias, que el ruido es típicamente un amplio espectro de frecuencias, y que debemos tener en cuenta el comportamiento dependiente de la frecuencia de las posibles fuentes de ruido.
mecanismos de acoplamiento: Hay cuatro mecanismos básicos de acoplamiento de ruido (ver Fig. 24). Vale la pena entender ellos y en qué se diferencian el uno del otro, porque una gran cantidad de trabajo del solucionador de problemas será identificar qué efecto de acoplamiento es dominante en una situación particular.
El acoplamiento capacitivo: Esto se refiere a menudo como el ruido y la electrostática es un efecto basado en la edad voltios, descarga de un rayo es sólo un ejemplo extremo.Cualquier conductores separados por un material aislante (incluyendo aire) constituyen un condensador, en otras palabras, la capacitancia es una parte inseparable de cualquier circuito. El potencial para el acoplamiento capacitivo aumenta a medida que aumenta la frecuencia (reactancia capacitiva, lo que puede ser pensado como la resistencia al acoplamiento capacitivo, disminuye con la frecuencia).
acoplamiento inductivo: Este es el ruido magnético acoplado y es un efecto basado en el actual. Cada conductor con corriente que fluye a través de él tiene un campo magnético asociado. Una corriente variable puede inducir corriente en otro circuito, incluso si ese circuito es un solo bucle; en otras palabras, el circuito de fuente actúa como un primario del transformador de ser el circuito víctima la secundaria. El efecto de acoplamiento inductivo aumenta con los siguientes factores: (1) mayor act alquiler de flujo, (2) las tasas más rápido de cambio de corriente, (3) la proximidad de los dos conductores (primaria y secundaria), y (4) más el adyacentes conductor se asemeja a una bobina (diámetro redondo en lugar de plana, o en espiral en lugar de recta). Aquí están algunos ejemplos de cómo el acoplamiento inductivo puede causar ruido en los circuitos de alimentación:
El ruido en los circuitos de alimentación: Una contra sobretensiones transitorias, especialmente si se produce en un circuito de alta energía, provoca un cambio muy rápido en el que la corriente puede acoplar en un conductor adyacente. oleadas de rayos son un peor de los casos, pero es común transitorios de conmutación o arcos puede hacer lo mismo.
Si los cables de alimentación están colocados de tal manera que hay un campo magnético neto, a continuación, las corrientes pueden ser inducidas en cables de tierra que comparten la pista de rodadura.
Es bien conocido que los cables de señal y conductores de energía no deben establecerse en paralelo entre sí en la misma pista de rodadura, lo que maximizar su acoplamiento inductivo, pero en lugar de ser separados y cruzados en ángulo recto cuando sea necesario. cables de entrada y salida también deben ser aislados el uno del otro de la misma manera. Los campos magnéticos se aislaron mediante blindaje efectivo. El material utilizado debe ser capaz de llevar a cabo los campos magnéticos (material ferroso en comparación con el cobre). La razón por la que un circuito dedicado (vivo, neutro y tierra) se debe ejecutar en su propio conducto metálico cuando sea posible es que está en vigor protegidos magnéticamente para minimizar los efectos de acoplamiento inductivo. Tanto inductivo y el acoplamiento capacitivo se hace referencia a los efectos del campo tan cerca, ya que dominan en las distancias cortas y la distancia disminuye sus efectos de acoplamiento. Esto ayuda a explicar uno de los misterios de ruido leve que reposicionamiento físico del cableado pueden producir los mismos efectos importantes sobre el ruido acoplado.
ruido conducido: Mientras todo ruido acoplado termina como ruido conducido, este término se utiliza generalmente para referirse al ruido que se acopla mediante una conexión directa, galvánico (metálico). Se incluyen en esta categoría son los circuitos que han compartido conductores (como neutrales compartidos o motivos). ruido conducido podría ser de alta frecuencia, pero también puede ser 60 Hz. Estos son algunos ejemplos comunes de conexiones que ponen a las corrientes de ruido inaceptables directamente sobre el suelo:
Subpaneles con bonos adicionales NG.
• Recipientes de mal cableado con N y G cambian.
• Los aparatos con dispositivos de protección de estado sólido internas que han cortocircuito de la línea o neutro a tierra, o que no han fallado, pero que tienen una corriente de fuga normal. Esta corriente de fuga está limitada por UL a 3,5 mA para el equipo de plug-conectada, pero no existe límite para el equipo de cableado en forma permanente con las corrientes de fuga de edad potencialmente mucho más altas. (Las corrientes de fuga son fáciles de identificar porque van a desaparecer cuando el dispositivo está apagado).
Otro ejemplo común es la denominada barra de IG. Cuando está en un potencial de tierra diferente que el electrodo de tierra de la fuente, una corriente de bucle de tierra se produce. Esto todavía se lleva a cabo el ruido, a pesar de que la conexión directa es a través de la tierra.
conexiones de comunicación de datos que proporcionan una conexión metálica de una terminal a otra también puede conducir ruido. En el caso de las conexiones no balanceadas, de una sola terminal (RS-232), la conexión a tierra del terminal se hace en cada extremo del cable. Esto ofrece un camino para que las corrientes de tierra si se hace referencia al equipo en cada extremo a una fuente de alimentación diferente, con una planta diferente.
RFI: RFI va desde 10 kHz a los 10s de MHz (y superior). A estas frecuencias, longitudes de alambre de empezar a actuar como antenas transmisoras y receptoras. El circuito culpable actúa como un transmisor y el circuito víctima está actuando como una antena de recepción. RFI, al igual que los otros mecanismos de acoplamiento, es un hecho de la vida, pero puede ser controlado (no sin un poco de pensamiento y esfuerzo, sin embargo).
reducción de ruido RFI emplea una serie de estrategias:
Cable de fibra óptica, por supuesto, es inmune al ruido eléctrico.
cableado blindado (tales como cables coaxiales) intenta romper el acoplamiento entre el ruido y la señal.
circuitos equilibrados (como par trenzado) no rompen el acoplamiento, pero en su lugar se aprovechan del hecho de que la RFI se acopla en ambos conductores (de señal y de retorno). a continuación, se resta Este ruido (llamado ruido CM), mientras que se retiene la señal. En efecto, el circuito de equilibrado crea una alta impedancia para el ruido acoplado.
Otro ejemplo del enfoque de alta impedancia a ruido es el uso de chokes RF. Tanto si se utiliza con datos o cables de alimentación, reactancias de RF pueden ofrecer impedancia de alta frecuencia efectiva (XL aumenta con la frecuencia).
Un camino de baja impedancia se puede usar para desviar lejos el ruido. Este es el principio detrás de la filtración y el uso de condensadores de desacoplo (baja impedancia a alta frecuencia, pero abierto a las frecuencias de la línea eléctrica). Sin embargo, una veces por alto, sin embargo, crítico, aspecto es que el camino de tierra y el avión debe ser capaz de manejar corrientes de alta frecuencia.técnicas de conexión a tierra de alta frecuencia se utilizan para lograr esto. El SRG, desarrollado por primera vez para suelo técnico instalaciones de la sala de ordenadores, es una solución eficaz. Básicamente se trata de un plano de tierra equipotencial a alta frecuencia.
de puesta a tierra de la señal: Para entender la importancia de los motivos señal limpia, vamos a discutir la distinción entre DM frente a señales CM. Imagine un circuito básico de dos hilos: el suministro y retorno. Cualquier corriente que circula o cualquier edad voltios leer a través de una carga entre los dos cables se llama DM (los términos modo normal, modo transversal, y los modos de señal también se utilizan). La señal DM es típicamente la señal deseada (al igual que 120 V en un recipiente). Imagine un tercer conductor, típicamente un conductor de puesta a tierra. Cualquier corriente que fluye ahora a través de los dos conductores originales y los rendimientos de esta tercera conductor es común a ambos de los conductores originales. La corriente CM es el ruido que la señal genuina tiene que superar. CM es todo lo que el tráfico adicional en el camino alto. Podría haber llegado allí a través de cualquiera de los mecanismos de acoplamiento, tales como acoplamiento de campo magnético a la frecuencia de línea de alimentación o RFI a frecuencias más altas. El punto es controlar o minimizar estas corrientes CM suelo o, para hacer la vida más fácil para las corrientes de DM.
Medición: CM corrientes pueden medirse con pinzas de corriente utilizando la técnica de secuencia cero. Los círculos de fijación del par de señales (o, en un circuito trifásico, todos los conductores trifásicos y el neutro, en su caso). Si la señal y la corriente de retorno son iguales, sus campos magnéticos iguales y opuestas se cancelan.
Cualquier lectura actual debe ser CM; en otras palabras, cualquier lectura actual es actual que no está regresando en los cables de señal, sino a través de un camino de tierra. Esta técnica se aplica a la señal así como conductores de potencia. Para rentas fundamentales cur, un medidor de pinza o multímetro digital (DMM) + clamp sería suficiente, pero para frecuencias más altas, un instrumento de gran ancho de banda como el analizador Fluke PQ 43 o medidor alcance deben utilizarse con un accesorio de sujeción.
6.3.7 Los transitorios
Transitorios deben distinguirse de las sobretensiones.Sobretensiones son un caso especial de transitorios de alta energía que resultan de la caída de rayos. transitorios de tensión son eventos de energía más bajos, por lo general causada por la conmutación de equipos. Ellos son perjudiciales en un número de maneras:
Se deterioran componentes de estado sólido. A veces un solo transitorios de alta energía pinchará un cruce de estado sólido, a veces los transitorios de baja energía repetitivos serán lograr la misma cosa.
Por ejemplo, los transitorios que superan la calificación PIV de diodos son una causa común de fallo de diodo.
Su componente de alta frecuencia (elevación rápida veces) hacen que se puede acoplar de manera capacitiva en conductores adyacentes. Si los conductores están llevando a la lógica digital, que será la lógica se deterioran.Transitorios también acoplan a través de los devanados del transformador a menos blindaje especial es provisto pro.Afortunadamente este mismo componente de alta frecuencia hace que los transitorios a ser relativamente localizados, ya que se amortiguan (atenuadas) por la impedancia de los conductores (reactancia inductiva aumenta con la frecuencia).
transitorios de conmutación de condensadores de utilidad son un ejemplo de un transitorio de alta energía que ocurren comúnmente (todavía de ningún modo en la clase de los rayos) que pueden afectar a las cargas en todos los niveles del sistema de distribución. Ellos son una causa bien conocida de disparos intempestivos de VFD (TEA): tienen la energía suficiente para conducir un alquiler act transitoria en el enlace de CC de la unidad y causar un disparo por sobretensión.
Los transitorios se pueden clasificar por la forma de onda.La primera categoría es transitorios impulsivos, comúnmente llamados picos, debido a un pico de alta frecuencia sobresale de la forma de onda. El transitorio de conmutación de tapa, por otro lado, es un transitorio oscilatorio porque una forma de onda de timbre cabalga sobre y distorsiona la forma de onda normal. Es la frecuencia más baja, pero mayor energía.
Causas: Los transitorios son inevitables. Son creados por la conmutación rápida de las corrientes relativamente altas.Por ejemplo, una carga inductiva como un motor creará un pico contragolpe cuando está apagado. De hecho, la eliminación de un Wiggy (un comprobador de tensión de solenoide) de un circuito de alta energía puede crear un pico de miles de voltios. Un condensador, por otro lado, crea un cortocircuito momentáneo cuando está encendido.Después de esta repentina caída de la tensión aplicada, la tensión se recupera y se produce una onda oscilante. No todos los transitorios son los mismos, pero, como una declaración general, el cambio de carga provoca transitorios.
En las oficinas, el láser copiadora / impresora es un bien reconocido "malo" en el circuito derivado de la oficina. Se requiere un calentador interno se produzca, cada vez que se usa, y cada 30 s o menos, cuando no se utiliza. Esta conmutación constante tiene dos efectos: el aumento o la punta de corriente pueden causar caídas de tensión repetitivas; los rápidos cambios en la corriente también generan transitorios que pueden afectar a otras cargas en la misma rama.
Medición y registro: Los transitorios pueden ser capturados por los osciloscopios de almacenamiento digital (DSO). El analizador Fluke PQ 43, que incluye funciones DSO, tiene la capacidad de capturar, almacenar y posteriormente visualizar hasta 40 formas de onda transitorias. Los eventos están etiquetados con el tiempo y marcas de fecha (estampillas en tiempo real). Otra registrador de eventos de tensión, tales como VR101S de Fluke también capturará los transitorios en el receptáculo.
HIGO. 25 ITIC perfil de susceptibilidad (curva) para equipos sensibles (equipos electrónicos). (Fluke Corporation)
Se proporcionan sellos tensión de pico y en tiempo real.
TVS supresores (TVSS): Afortunadamente, la protección transitoria no es caro.
Prácticamente todos los equipos electrónicos tiene (o debería tener) un cierto nivel de protección incorporada. Uno de los componentes de protección comúnmente utilizado es el MOV que se sujeta el exceso de tensión.TVSS se aplican para proporcionar una protección transitoria adicional. TVSS son dispositivos de bajo voltaje (600 V) y se ponen a prueba y certificado UL 1449. UL 1449 TVSS dispositivos tasas por grado, clase y el mecanismo. A modo de ejemplo, la clasificación más alta para un TVSS sería de grado A (6000 V, 3000 A), la clase 1 (let-a través de la tensión de 330 V max), y el modo 1 (supresión LN). La calificación apropiada debe ser seleccionada basándose en las necesidades de protección de la carga:
Un grado más bajo podría resultar en un TVSS que dura 1 año en lugar de 10 años. Los componentes de estado sólido en un TVSS se deteriora a sí mismos, ya que siguen teniendo éxitos de los transitorios.
Una clase más baja podría permitir demasiada tensión residual que pudiera dañar la carga. se recomienda la clase 1 para SMPS.
Un dispositivo modo 2 pasaría a tierra los transitorios, donde podrían perturbar el funcionamiento del circuito electrónico.
Tensión perfil de sensibilidad: El nuevo perfil de Información del Consejo de la Industria de Tecnologías (ITIC) (Fig. 25) se basa en una extensa investigación y actualizaciones de la curva de la empresa informática Equipment Manufacturers Association (CBEMA). La curva CBEMA ahora la curva ITIC fue el perfil de sensibilidad de tensión original para fabricantes de ordenadores y otros equipos sensibles. curvas similares se están desarrollando para 230 V / 50 Hz y equipos para trastornos del espectro autista. Los equipos sensibles debe ser capaz de sobrevivir a los acontecimientos dentro de la curva. Los eventos fuera de la curva podrían requerir equipos de acondicionamiento de potencia adicional u otra medida correctiva. Un cambio importante en el ITIC es que los tiempos de viaje a través de los cortes, así como la tolerancia a huecos de ambos se han incrementado. El solucionador de problemas de campo debe tener en cuenta que los perfiles son recomendaciones, y que un equipo en particular puede o no coincidir con el perfil. Los perfiles son útiles porque, cuando los eventos registrados se representan frente a ellos, dan una idea general de la calidad de la tensión en un sitio particular.
6.3.8 relámpago
Protección contra la luz juega un papel vital en el PQ general de una instalación.
Rayo ocurrencia varía según la geografía, con la Florida es la capital del relámpago de los Estados Unidos. Rayo no tiene que anotar un golpe directo a ser perjudicial. Tiene tanta energía que las parejas aumentos repentinos en conductores, tanto los que se expone al aire y los que están enterrados en el suelo. La protección básica rayo tiene dos requisitos principales:
de puesta a tierra eficaz: Una baja impedancia del sistema de electrodos de tierra a la tierra es importante. Pero, igualmente importante es que todas las partes del sistema de puesta a tierra pueden unir entre sí: todos los electrodos de tierra están unidos (y varillas de tierra removidos extraños), acero estructural está conectado a tierra de entrada de servicio, todas las conexiones de puesta a tierra están apretadas y libres de corrosión, etc. esto minimiza el fenómeno llamado potencial de tierra transferida, donde las grandes corrientes transitorias crean grandes diferencias de voltaje entre dos puntos de tierra con diferentes impedancias a tierra. Esta misma práctica de puesta a tierra es importante por razones de rendimiento, ya que tiende a minimizar las corrientes de bucle de tierra que circulan en un intento de igualar los potenciales de tierra.
pararrayos: Un protector de sobretensión "es un dispositivo de protección para limitar las sobretensiones mediante la descarga o sin pasar corriente de choque ...", según NEC artículo 280. Dado que la corriente de choque se pasa por alto al suelo, supresores de sobretensiones son tan efectivos como el sistema de puesta a tierra. pararrayos están dimensionados para la ubicación en la que se instalan. Tres categorías se definen (ANSI / IEEE C62.41-2002).
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TBL. dieciséis
Inspección del sistema de protección contra rayos
Compruebe --- ---- Busque Razón
pararrayos, instalada en el panel principal de servicio, subpaneles, y Rayo equipos críticos es de alta energía y necesidades de protección multinivel Para minimizar la impedancia de alta frecuencia, los cables deben ser cortas, sin curvas Rayo tiene componentes de alta frecuencia.cables más cortos tienen menos XL y menos impedancia en alta frecuencia conductores de electrodo de puesta a tierra en la entrada de servicio o en SDS, puesta a tierra las conexiones de los electrodos no están sueltas o corroídas Asegúrese de tierra de baja impedancia para minimizar el potencial a tierra con sobrecargas inducidas por tensión, el conductor de tierra no debe ser enrollada ni tienen curvas innecesarias, minimizar la impedancia de componentes de alta frecuencia de la unión del electrodo de puesta a tierra del rayo Todos los electrodos de tierra deben estar unidos juntos de manera efectiva (<0 accionada="" aislado="" caso="" ctrica="" de="" diferencia="" div="" el="" electrodo="" electrodos="" en="" entre="" la="" los="" potencial="" prevenir="" separado="" tierra="" tormenta="" w="">
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El electrodo y el equipo de tierra debe estar vinculada tanto a la construcción de acero, y por lo tanto a la planta de entrada del servicio Igual que el anterior, todo el sistema de puesta a tierra debe ser un plano de tierra equipotencial para que el rayo
cableado de comunicaciones de datos que discurre entre edificios
pararrayos en el cableado de comunicaciones de datos o el uso de cables de fibra óptica
Datacom tendido de cableado entre edificios puede ser un camino para corrientes de choque, debido a las diferencias entre los potenciales de edificio de la tierra
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Un disipador de sobretensiones en una instalación exterior es más cercano al evento de relámpago y debe absorber la mayor parte de la energía. Esto se considera un lugar de categoría C (correspondiente a CAT IV en la norma IEC 61010). Categoría B se refiere a los alimentadores y los paneles de distribución (equivalente a CAT III en la norma IEC 61010), y de la categoría A se refiere al receptáculo pararrayos conectados (equivalentes a CAT II).
Protectores contra sobretensiones o TVSS: Un protector de sobretensión está ahí para proteger el aislamiento y, en última instancia, prevenir fallos que pudieran dar lugar a incendios. No es necesariamente diseñado para proteger equipos sensibles. Ese es el trabajo de la TVSS. Consulte la guía de inspección sobre la inspección del sistema de protección contra rayos que se da en TBL. dieciséis.
6.3.9 motores de inducción polifásicos
Alrededor de dos tercios de la energía eléctrica en los Estados Unidos es consumida por los motores, con motores trifásicos industriales por encima del 5 CV (7 kW) siendo, con mucho, la mayor parte de esa carga. Son cargas lineales y por lo tanto no contribuyen a los armónicos. Son, sin embargo, el principal contribuyente a la reducción de DPF, que es una medida de la utilización eficaz de la capacidad del sistema.
Las mediciones
El desequilibrio de tensión: El desequilibrio de tensión no debe superar el 1% -2% (a menos que el motor se carga ligera). La razón de una pequeña tolerancia de tal desequilibrio de tensión es porque tiene un efecto muy grande sobre el desequilibrio de corriente, en el barrio de 8: 1. En otras palabras, un desequilibrio de tensión de 1% puede causar desequilibrio de corriente de 8%.desequilibrio de corriente hará que el motor obtengan más corriente de lo que debería. Además, el desequilibrio de tensión está entregando a los terminales del motor hará que el flujo de rentas secuencia cur negativos. corrientes de secuencia negativa producen oponerse par que el motor tiene que superar por lo tanto será más corriente, el recalentamiento de ese modo el motor. Por ejemplo, un desequilibrio de tensión 3% eleva la temperatura del bobinado del motor en un 25% (véase la Sección 10.10 en la Sección 10). El efecto neto de desequilibrio de tensión es más calor y el calor es el enemigo de la vida del motor, ya que se deteriora el aislamiento del bobinado.
El desequilibrio de tensión puede ser causado por desequilibrio de la carga severa pero podría fácilmente ser causada por conexiones sueltas y los contactos desgastados. Ejemplo de cálculo voltios edad desequilibrio se puede hacer como sigue:
Ejemplo:
desviación máxima de la media
100% = Promedio de desequilibrio (en tres fases)
Voltaje% THD y el espectro armónico: THD de tensión no debe superar el 5% en cualquier fase. Si la distorsión de la tensión en cualquier fase es excesiva, puede causar desequilibrio de corriente. El culpable habitual es el quinto armónico y por lo tanto el espectro armónico debe ser examinado por el quinto en particular. El quinto es un armónico de secuencia negativa que crea un par antagónico en el motor.
Un motor alimentado por una tensión con alto contenido de armónicos quinto tenderá a llamar más la corriente que lo contrario. Este es un problema importante cuando a través de-la-línea o de arranque suave motores comparten el mismo bus con VFD.
desequilibrio de corriente: Para encontrar un desequilibrio de intensidad, medir amperios en las tres fases. Hacer el mismo cálculo que para un desequilibrio de tensión. En general, desequilibrio de corriente no debe exceder de 10%. Sin embargo, el desequilibrio por lo general puede ser tolerada si la lectura alta de la pierna no supera los amperaje nominal a plena carga (FLA) y el factor de servicio (SF). La FLA y SF están disponibles en la placa del motor. Si el desequilibrio de tensión y la distorsión armónica total de tensión están dentro de límites, alto desequilibrio de corriente puede ser una indicación de problemas motores, tales como aislamiento de las bobinas dañadas o huecos de aire desiguales. Medición de la corriente también encontrará una sola fase. Si un motor trifásico pierde una fase (tal vez debido a un fusible fundido o conexión floja), todavía puede tratar de ejecutar una sola fase de las dos fases restantes. Dado que el motor actúa como un dispositivo de potencia constante, simplemente llamar la corriente adicional en un intento de pro veer un par suficiente. Una medición de la tensión por sí sola no necesariamente se encuentra esta condición, ya que la tensión es inducida por los dos arrollamientos de potencia en el bobinado no motorizado.
Carga: Medir el consumo de corriente del motor. Si el motor está en o cerca de su calificación FLA (veces el multiplicador SF), será más sensible a la calefacción adicional de armónicos, así como un desequilibrio de intensidad. Un motor que se carga con una ligera es generalmente seguro contra el sobrecalentamiento. Por otro lado, su eficiencia y DPF están a menos que óptima.La mayoría de los motores alcanzan la máxima eficiencia en el 60% -80% del régimen de carga completa. DPF es máxima a la carga nominal (incluyendo SF) y cae, especialmente a menos de 80% de la carga nominal. Esto lleva a la conclusión de que, en la medida en la carga del motor es constante y predecible, el 80% de la carga nominal es el rango de operación más eficiente.
De entrada (corriente del rotor de bloqueo): Los motores que se dirigían al otro lado de la línea (en comparación con aquellos que utilizan soft-inicia o unidades) elaborar un pico de corriente, también llamada corriente de rotor bloqueado.Esta irrupción se estrecha a la corriente de funcionamiento normal ya que el motor haya alcanzado velocidad.
motores más antiguos atraen irrupción de típicamente 500% -600% de la corriente de funcionamiento. Los nuevos diseños energéticamente eficientes atraen breves irrupciones de hasta 1.200% de la corriente, el resultado directo de las impedancias más bajas que les ayudan a hacer más eficiente de la energía en el primer lugar corriendo.
Alto par, caballo de alta potencia de las cargas de motores requieren proporcionalmente más alto de irrupción.
Las cargas de motor comenzado al mismo tiempo tendrá una irrupción acumulativo.
• Otra fuente de arranque es de sistemas UPS y VFD con convertidores de diodo. Llaman la corriente de entrada ya que sus baterías de condensadores primera carga.
Efectos de la corriente de entrada:
1. Causas de irrupción huecos de tensión si el voltaje de la fuente no es lo suficientemente rígido.
Por lo tanto, los relés y bobinas de los contactores pueden retirarse (por lo general, el hundimiento tendría que llegar tan malo como alrededor del 70% de la tensión de línea normal); o, si se tienen en, sus contactos pueden charlar (sobre todo si la carga adicional provoca una tensión mínima a largo plazo). Los circuitos de control pueden restablecer o bloqueo (en el 90% y por debajo). Unidades pueden disparar fuera de línea (disparo por baja tensión).
2. Los períodos de máxima demanda alta, lo que puede causar facturas de servicios públicos más altos.
3. Las cargas de ciclo pueden causar caídas de tensión periódicas, que podría aparecer como luces parpadeantes.
4. Si se requiere el motor para poner en marcha una carga de alto par, la irrupción puede ser relativamente largas (por ejemplo, de 10 a 20 s o más) y esto puede causar molestas interrupciones como los calentadores de sobrecarga de disparo del arrancador de motor.
PF: Si el PF del motor es baja, se puede mejorar mediante la aplicación de condensadores para suministrar los voltios-amperios reactivos necesarios (kVAR). Para tamaño de los condensadores de corrección PF, es necesario medir el DPF y el consumo de potencia activa (kW) de la carga del motor. Estas medidas suponen que la tensión del motor y la corriente están en equilibrio. Por lo tanto, antes de emprender la corrección PF, primero asegúrese de que el voltaje y desequilibrio de corriente están dentro de límites.
De cualquier problema puede acortar la vida del motor y debe tener prioridad sobre la corrección del DPF.
6.3.10 Medidas de PQ VFD
AC VFD puede ser tanto una fuente y una víctima de la mala PQ. VFDs también se conocen como TEA. A pesar de que los TEA se representan generalmente como el culpable en el escenario PQ, hay maneras en las que pueden ser una carga víctima también. TEA pueden ser afectados de la siguiente manera.
la conmutación de condensadores transitorios: de alta energía (frecuencia relativamente baja) transitorios que son características de la conexión de capacitores utilidad pueden pasar a través del transformador de servicio, alimentadores, y convertidor de front-end de la unidad directamente al bus de continua, donde a menudo causará una del bus de CC de disparo por sobretensión. diodos de entrada también podrían ser soplados a cabo por estos transitorios.
Distorsión de la tensión: Si la distorsión de alta tensión aparece como excesivo-aplanamiento de cabezas, se evitará que los condensadores del circuito intermedio, a partir de una carga completa y disminuirá la capacidad de cortes de la red de la unidad. Así, un hueco de tensión que normalmente no debería afectar a la unidad hará que el accionamiento se desconecte de mínima tensión.
Puesta a tierra: tierra incorrecta afectará a los circuitos de control interno de la unidad, con resultados impredecibles.
TEA como cargas culpable: Una unidad puede ser sin duda una carga culpable y tienen un impacto importante en PQ sistema. Pero antes de discutir los problemas, vamos a poner en perspectiva los efectos positivos de las unidades de PQ. En primer lugar, que ofrecen capacidades integradas de arranque suave. Esto significa que no habrá corriente de entrada y ningún efecto hueco de tensión en el resto del sistema. En segundo lugar, si la unidad es del tipo PWM, con un front-end convertidor de diodo, el DPF es alta (habitualmente> 95% con carga nominal) y más o menos constante en toda la gama.
Esto significa que las unidades pueden reducir el consumo de energía y correcta para DPF al mismo tiempo. Es una buena cosa, ya que las unidades y los condensadores de corrección del PF no se mezclan. Los condensadores son vulnerables a las corrientes armónicas más alta frecuencia generadas por las unidades, ya que su impedancia disminuye a medida que aumenta la frecuencia. El tipo de unidad tiene un impacto importante en los síntomas PQ, debido a los diferentes diseños de convertidor (convertidores o rectificadores convierten AC a DC y son la primera etapa de la unidad). Hay dos tipos principales de diseño del convertidor.
1. convertidor SCR con VSI / inversor de voltaje variable (VVI) unidades llama comúnmente unidades de seis pasos, que utilizan SCR en sus frontales de convertidor (la siguiente discusión también se aplica a las unidades de CSI, que también utilizan SCR). VSI (Fig. 26) y diseños de transmisiones CSI tendían a ser aplicado en las unidades más grandes (> 100 CV). convertidores SCR controlar el voltaje de enlace de CC por el encendido (o gating) el flujo de corriente para una parte de la onda senoidal aplicada y la desconexión en los puntos de cruce por cero. A diferencia de los diodos, tiristores requieren circuitos de control para la cocción puerta.
Para el convertidor SCR, hay tres cuestiones principales que afectan PQ-lado de la línea:
cortes de conmutación. SCR de conmutación o la conmutación es tal que hay momentos breves cuando dos fases ambos estarán en "ON". Esto provoca lo que es en efecto un cortocircuito momentáneo que tiende a contraer la tensión de línea. Esto se muestra como muescas en la forma de onda de tensión. Estas muescas causan tanto alta V-THD y transitorios.
La solución es colocar una bobina reactor o transformador de aislamiento en serie con el extremo frontal de la unidad para limpiar ambos problemas.
DPF disminuye a medida que disminuye la velocidad de la unidad. Esto no es un problema tan grave como parece, ya que la demanda de potencia de la carga de la unidad de motor disminuye aún más.
HIGO. 26 Circuito eléctrico de una unidad de VSI. (Fluke Corporation)
Armónicos de corriente, normalmente el quinto y séptimo, son generadas por las unidades de VSI.
2. convertidor de diodo con accionamientos PWM
El otro y más común de diseño convertidor utiliza diodos y se utiliza en la unidad de PWM (Fig. 27). Los diodos no requieren circuitos de control de conmutación.
Una de las principales tendencias en la industria ha sido la proliferación de accionamientos PWM, debido principalmente al continuo desarrollo de conmutación rápida, puerta aislada transistores bipolares eficientes (IGBT) utilizadas en la sección del inversor de la unidad (inversores convierten CC a CA). Para todos los propósitos prácticos, los accionamientos PWM son el estándar de la industria. Para el convertidor de diodo, la cuestión principal es PQ armónicos. Las órdenes de armónicos reales que se generan dependen del número de diodos en la parte delantera. Para la conversión de tres fases, se requiere un conjunto mínimo de seis diodos. Este convertidor de seis pulsos generará armónicos quinto y séptimo. Si se utiliza un convertidor de 12 impulsos, los armónicos 11 y 13 serán generados en lugar de la quinta y sexta y, muy importante, para la misma carga, la amplitud de los días 11 y 13 sería considerablemente menor que el 5 y 6 . Por lo tanto, el THD sería menor. La gran mayoría de las unidades, sin embargo, son de estilo PWM de seis pulsos, que es una de las razones vemos tanto quinta armónica en el sistema.
soluciones de armónicos: Hay una serie de soluciones para mitigar los armónicos generados por unidad. Son los siguientes:
1. filtros trampa de armónicos (Fig. 28) Estos son típicamente redes de LC conectados en paralelo a la fuente de los armónicos (en otras palabras, en la entrada del variador). Ellos están sintonizados a justo por debajo del quinto armónico (típicamente 280 Hz) y tenderán a hundirse tanto quinta y gran parte de la séptima armónica.Obviamente, deben ser de un tamaño a la carga de generación de armónico.
2. Los transformadores de cambio de fase
Esto puede ser tan simple como un transformador delta-estrella alimentar una unidad (s) y un delta-delta de la alimentación de otra unidad (s). Hay un efecto de desplazamiento de fase 30 ° entre estas dos configuraciones, lo que efectivamente resulta en la cancelación de los armónicos en el PCC de aguas arriba más cercano. El efecto de cancelación es óptima cuando ambas cargas son más o menos iguales.
HIGO. 28 filtro de trampa armónica. (Fluke Corporation)
6.3.11 Sistema de Energía de Resonancia
¿Es posible instalar condensadores de corrección del PF y PF han empeorar? Y sin duda es un punto de partida para la comprensión de este rompecabezas es la distinción entre el DPF y PF total. La sanción por no entender la diferencia puede ser soplado condensadores y desperdicia la inversión. PF total y DPF son los mismos en un sentido básico: son la proporción de potencia real y la potencia aparente, o vatios de VA. DPF es el concepto clásico de PF. Se puede considerar como el PF a la frecuencia fundamental. Total PF ahora incluye los efectos de la fundamental y de corrientes armónicas (que también se conoce como cierto PF o DPF) (ver Fig. 13). De ello se deduce que con la presencia de armónicos, PF es siempre menor que DPF y es también una descripción más exacta de la eficiencia del sistema total que DPF solo. En sentido estricto, el término PF se refiere a total de PF, pero en la práctica también se puede utilizar para referirse a DPF. Ni que decir tiene, esto introduce cierta confusión en las discusiones de PF. Tiene que quedar claro que uno está hablando.
DPF: Baja DPF es causada por cargas de motor que introducen la necesidad de potencia reactiva (VAR). El sistema tiene que tener la capacidad, medida en VA para suministrar ambos VARs y vatios. Los más VARs necesarios, mayor será el requisito de VA y el más pequeño es el DPF. El costo de los VAR se contabiliza de un cargo del PF.
Utilidades menudo perciben tasas adicionales para DPF por debajo de un determinado nivel; el número real DPF varía, pero los números son típicos de 0.85 a 0,9. Para reducir los VARs causadas por las cargas del motor, se instalan condensadores de corrección del PF. la capacidad del sistema de aguas arriba, tanto en la planta y en el nivel de utilidad, se libera y hacer uso de poder para otros usos (Fig. 29). Históricamente, esto ha sido la esencia de la historia PF: un problema relativamente bien conocido con una solución relativamente sencilla.
Armónicos y condensadores: armónicos han tenido un impacto dramático sobre la aplicación de la corrección de PF. Las cargas de motor y el condensador descritos anteriormente son todos lineal y para todos los fines prácticos no generan armónicos. Las cargas no lineales, tales como variadores de frecuencia, por otra parte, sí generan corrientes armónicas. Tome una planta que es paso a paso poniendo VFD en sus cargas de motor.
VFD generan corrientes armónicas significativas (quinto y séptimo en unidades de convertidor de seis pulsos). De repente, los fusibles en las tapas de corrección PF existentes comienzan a soplar. Dado que estos son los casquillos de tres fases, sólo uno de los tres fusibles podría quemar. Ahora usted tiene corrientes desequilibradas, posiblemente desequilibradas edades voltios. El electricista reemplaza los fusibles. Ellos vuelven a soplar. Se pone en fusibles de mayor tamaño. Ahora los fusibles sobreviven, pero el condensador de golpes.Sustituye en el condensador. Sucede lo mismo. ¿Qué está pasando? Los armónicos son corrientes de frecuencia más altas y mayor sea la frecuencia, menor es la impedancia de una tapa. El casquillo actúa como un sumidero de corrientes armónicas.
HIGO. El condensador 29 corrige DPF. (Fluke Corporation)
[Antes: PF = 42% 3.3 A 165 W reactiva 360 VAR motor de 1/6 hp activo después de: PF = 100% 1.4 Un activo 165 W reactiva 360 VAR El condensador 60 M motor de 1/6 hp]
resonancia del sistema de alimentación: En un escenario del peor caso, la reactancia inductiva (XL) del transformador y la reactancia capacitiva (XC) de la forma de casquillo corrección PF un circuito resonante paralelo: XL = XC a una frecuencia resonante que es la misma que o cerca de una frecuencia armónica. El alquiler act armónica generada por la carga excita el circuito en oscilación. Las corrientes que son muchas veces mayores que la corriente de excitación a continuación circulan dentro de este circuito.Este circuito tanque llamado puede dañar gravemente el equipo, y también causará una caída en el PF. Esta condición resonante aparece a menudo sólo cuando el sistema está ligeramente cargado, debido a que el efecto de amortiguación de cargas resistivas se elimina. En otras palabras, tenemos lo que los aficionados a audio de la llamada de un circuito de alta Q. (Fig. 30).
Comience con la mitigación de armónicos: La ruta correcta solución comienza con la medición y la mitigación de los armónicos generados por las unidades. Los filtros de armónicos atrapar generalmente se requieren. Estos filtros atrapan se instalan de forma local en el lado de línea de la unidad. Su efecto es muy parecida a la tradicional tapa corrección PF, en dos sentidos: reducen DPF, así como PF, y también se localizan la circulación de los armónicos de problemas (generalmente el quinto). mitigación de armónicos y corrección tradicional DPF deberían abordarse como tema uno sistemas. En otras palabras, gestionar PF total, no solo DPF.
6.3.12 Carga de iluminación Comercial
cargas de iluminación son una carga importante para muchas instalaciones de gran tamaño. La evaluación de estos circuitos es importante tanto para la conservación de energía y PQ (ver. TBL 17). Tenga en cuenta que las cargas de iluminación comerciales son una sola fase con cable, con las cargas conectadas entre fase y neutro. Por lo general, la tensión de fase a fase es de 480 V, con el voltaje de fase a neutro en el se debe efectuar en el panel de iluminación de 277 V. Las mediciones, una fase a la vez, ya que el consumo de energía y PF podrían variar en cada fase . Tenga en cuenta los siguientes factores, desde la perspectiva de PQ.
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TBL. 17
Las mediciones en Comercial Look Cargas de alumbrado Medición de Instrumento
1. Consumo de energía (kW) Equilibrio entre las tres fases / analizador monofásico trifásica
2. DPF y PF balasto magnético tendrá baja reactancia electrónica DPF puede tener bajos fondos de pensiones total, aunque las nuevas generaciones de lastre a menudo tienen la mitigación de armónicos integrado en el mismo
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4. Estabilidad de tensión de voltaje inestable puede hacer que las luces parpadeen Mismo
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HIGO. 31 Fluke tensión 43 tendencias (arriba) y la corriente (parte inferior) de forma simultánea. hincha corriente / voltaje de irrupción causado caídas de tensión, lo que indica que una carga aguas abajo del punto de medición es la causa de la perturbación. (Fluke Corporation)
Consumo de energía: desequilibrio de fase excesivo puede causar un desequilibrio de tensión, que a su vez puede afectar las cargas de motores trifásicos.
PF: lastre con bajos fondos de pensiones podría tener menor costo de la compra, pero mayores costos de operación.
THD: THD actual se debe considerar al seleccionar de lastre, especialmente si hay una posibilidad de sobrecarga del transformador.
Estabilidad de tensión: los SAG y se hincha el modo del Fluke 43 (o similar instrumento) es especialmente útil para la grabación de huecos de tensión repetitivas que pueden aparecer como luces parpadeantes. Tanto la corriente y tensión se controlan simultáneamente (Fig. 31). Esto nos ayuda a saber si los huecos son aguas abajo del punto de medición (carga relacionada) o aguas arriba (fuente relacionada). Por ejemplo, si los huecos de tensión mientras se hincha actuales, un pico de corriente aguas abajo probablemente causado el hundimiento. Si el voltaje y la corriente SAG, al mismo tiempo, entonces algún evento aguas arriba ha causado las caídas de tensión.Podría ser una carga aguas arriba como un motor en un circuito de derivación en paralelo, que dispuso de la tensión de alimentación. O podría ser fuente de tensión relacionada, por ejemplo, un rayo o un interruptor de desconexión / re-cierre en el sistema de distribución de servicios.
6.3.13 Resumen de PQ Problemas
El siguiente resumen se proporciona de los problemas de PQ discutidos en esta sección a partir de alimentación de la red todo el camino hasta 120 recipientes.
Estos problemas PQ son:
Rayo: ¿Puede ser extremadamente destructivo si la protección contra sobretensiones adecuada no está instalado. También provoca caídas de tensión y caídas de tensión en la línea de utilidad si lejos. Si cerca, hace que se hincha y sobretensiones. Pero en el análisis final, el rayo es un acto de la naturaleza y no en la misma categoría que el hombre daño hace a sí mismo.
Utilidad automática del interruptor de re-cierre: Causa / huecos de las interrupciones de corta duración, pero es mejor que la alternativa, un corte a más largo plazo.
Utilidad condensador de conmutación: Provoca una perturbación de tensión de alta energía (se parece a un montar a caballo de oscilación transitoria en la onda). Si el banco tapa está cerca de la instalación, esta transitoria puede propagar a través de todo el edificio.
Instalación sin suficientes transformadores de distribución: Tratar de cortar las esquinas en los lugares equivocados;correr 208 V de alimentación de hasta 20 pisos no es el camino a PQ.
Grupos electrógenos no dimensionados para cargas armónicas: la distorsión excesiva tensión afecta a los circuitos electrónicos de control. Si las cargas del convertidor SCR están presentes, muescas puede afectar a los circuitos de control de frecuencia.
condensadores de corrección del PF y los efectos de los armónicos: Armónicos y las tapas no se mezclan. Esos condensadores abultados están llorando en busca de ayuda.
corrientes de entrada de motor de alto par: Provoca huecos de tensión si la carga es demasiado grande o la impedancia de la fuente demasiado grande. arranques del motor escalonados pueden ayudar.
neutrales de tamaño inferior a tablero: En la era de las corrientes del tercer armónico, neutrales pueden transportar fácilmente tanto actual o más corriente que los conductores de fase. Mantener los cables neutros de tamaño inferior a recalentado neutra y salientes, los peligros potenciales de fuego y alta tensión NG.
La instalación de cables de potencia y señal juntos: Piense en el cable de señal como un transformador de un solo cable secundario y el cable de alimentación como el primario. Las oportunidades para el acoplamiento son infinitas.
Las conexiones flojas de conducto y la falta de conductor a tierra cable verde: causas circuito de tierra de impedancia abierto o alta. No es bueno para PQ o seguridad.
el ruido de alta frecuencia: La técnica más efectiva de puesta a tierra de alta frecuencia es la instalación de un SRG.
barras de IG (Fig. 32): Son un peligro para la seguridad debido a que la tierra es una ruta de alta impedancia y evitará que la corriente fluya suficiente para disparar el interruptor. También son causa de los lazos de tierra;Después de todo, cada electrón todavía tiene que volver de donde vino. Además, si una persona entra en contacto con el suelo, donde el potencial es alto porque el paso de la ruta de alta impedancia de la tierra, la persona va a recibir una descarga, heridos o muertos. Uno de los grandes misterios de PQ es la forma en que algunos fabricantes se salgan con insistiendo en que su garantía del equipo es nula a menos que se instale una barra de IG.
Esta instalación está en violación de los requisitos del NEC de conexión a tierra de un solo punto.
neutrales compartidos en circuitos derivados: Provoca la interacción de carga y neutrales sobrecargados.
Las impresoras láser y fotocopiadoras que comparten circuitos de derivación de las cargas sensibles: huecos de tensión periódicas garantizados y los transitorios de conmutación.
receptáculos mal cableado (NG en préstamo): Es difícil de creer, pero son muy comunes en la mayoría de las instalaciones. Garantizado para poner corrientes de retorno en el conductor de tierra y crear un caldo de ruidoso.
Los cables de datos conectados a diferentes referencias de tierra en cada extremo: se manifiesta como tensión entre la caja de equipo y el conector del cable de datos.
bonos ilegales NG: Garantizado para poner corrientes de retorno en el suelo. No sólo es un problema PQ, se trata de un problema de la tubería. Circulan corrientes de tierra causan corrosión de las tuberías de agua.
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Neutro de carga de retorno de error actual sistema separado derivada línea de unión GN Neutro A ras del suelo terreno neutral corriente de tierra aislada, varilla de tierra, tubería de agua fría, etc.
Panel de conexión a tierra
HIGO. 32 IG varilla puede causar bucles de tierra. problema común con las instalaciones de máquinas-herramienta.(Fluke Corporation)
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