ACS800 BAJO EN ARMÓNICOS: LA SOLUCIÓN PARA MEJORAR LA CALIDAD DE LA ENERGÍA EN SU RED Por: Misael Hinojosa Oré - Drives Manager - Discrete Automation & Motion Division - ABB Perú La distorsión armónica es un problema creciente en todo el mundo. Sus efectos son una preocupación importante para las empresas que distribuyen la energía eléctrica y los usuarios finales que la consumen. Este es un problema que ABB toma muy en serio. Los armónicos son generados por los aparatos eléctricos y electrónicos que se conectan a la red eléctrica. Los dispositivos como los sistemas de alimentación ininterrumpida, computadoras, equipos de telecomunicaciones, iluminación fluorescente y de hecho, los variadores de velocidad producen armónicos que contaminan la red eléctrica. Los fabricantes de variadores de velocidad han intentado durante mucho tiempo reducir los niveles de distorsión armónica que éstos generan. El método convencional para reducir la distorsión armónica total (THD) de la unidad consiste en equipar el variador con componentes adicionales como reactores, filtros pasivos o rectificadores multipulso. Cada una de estas soluciones tiene éxito en mayor o menor medida. Los reactores son ahora una característica estándar en la mayoría de las unidades y reducen la corriente THD a un 30-40%, sin embargo con su uso no se puede lograr niveles de distorsión menores al 30% en corriente. Los rectificadores multipulso requieren un cambio de fase adicional del transformador y uno o más rectificadores, lo que añade complejidad al cableado y aumenta el costo de la solución. Los transformadores requeridos son difíciles de hacer y no son unidades que se distribuyan fácilmente. El THD de corriente típica a plena carga de un rectificador de 12 pulsos de entrada es de 8-12 %, y en el caso de un rectificador de entrada de 18 pulsos es de 5-8 %. El rendimiento es, sin embargo, dependiente del desfase de la línea y del equilibrio de los bobinados del transformador.
publi reportaje
A pesar de que los filtros de armónicos pasivos suelen reducir los armónicos entre 7 y 9%, es un equipo externo al variador de velocidad. Esto crea dificultades en la compatibilidad y problemas de calidad entre los componentes del variador, los componentes del filtro y otros componentes en la red. Además, generalmente los filtros pasivos no son compatibles con los sistemas de energía de reserva. Lo que todas estas soluciones tienen en común es su dependencia de componentes adicionales para lograr una reducción en los armónicos. Cada componente aumenta el costo y la complejidad de la solución, aumenta la huella y el consumo de energía de la unidad y es una fuente de falla potencial. Algo muy importante, una reducción de los armónicos de alrededor del 7 % es por lo general insuficiente para cumplir con las normas y no siempre evitar daños en equipos sensibles.
Para empezar, los variadores de velocidad bajos en armónicos están basados en la tecnología de productos industriales ABB y en el control directo de torque (DTC). La unidad en sí es parte de la gama de variadores industriales ABB, la gama ACS800, la cual es una de las más exitosos de la compañía con más de un millón de unidades fabricadas y con instalaciones en todo el mundo en una amplia variedad de industrias y aplicaciones. En segundo lugar, estos variadores no requieren filtros externos, transformadores multipulso o equipos adicionales para la reducción de armónicos. Esto reduce el número de componentes, la complejidad y el cableado, así como las necesidades de mantenimiento. En tercer lugar, las unidades utilizan un rectificador con control activo para eliminar los armónicos de bajo orden, y un filtro de línea LCL (inductor, capacitor, inductor) para reducir los armónicos de alta frecuencia. Esto reduce la distorsión armónica de corriente hasta valores entre entre 3 y 5 % de la corriente nominal del inversor a plena carga, valores menores a los obtenidos por las otras soluciones. En cuarto lugar, la baja distorsión armónica permite a los variadores cumplir con los estándares más exigentes como la EN 61000-2-12, IEEE519 y G5/4-1.
En quinto lugar, los variadores ofrecen una distorsión armónica excepcionalmente baja con hasta 3% de desequilibrio en la línea de entrada, mientras que otros métodos para reducir la distorsión armónica dependerán de una línea de entrada balanceada para satisfacer su nivel específico de distorsión armónica. En sexto lugar, logran un factor de potencia igual a 1 en todas las condiciones de operación e incluso pueden compensar la energía reactiva. En séptimo lugar, los variadores se desempeñan eficientemente incluso ante imperfecciones de la red como el desequilibrio de tensión, el desequilibrio del transformador, resonancia de la red y las interrupciones de suministro. En octavo lugar, están diseñados para hacer la especificación, instalación y puesta en marcha, de manera fácil e intuitiva. En noveno lugar, además de lograr niveles de armónicos reducidos, los clientes de ABB también se benefician de los ahorros de energía. Por lo general de hasta un 50% en aplicaciones de bombeo.
Variadores de Velocidad Bajo en armónicos Para hacer frente a las tecnologías existentes en la reducción de la distorsión armónica, ABB ha desarrollado variadores de velocidad bajos en armónicos. Sobre la base de 40 años de experiencia en el mercado y líder en el desarrollo de tecnologías para variadores de velocidad, ABB diseñó una unidad que reduce la distorsión armónica a niveles nunca antes alcanzados y sin necesidad de componentes adicionales externos. Es esta unidad la que ganó la aclamación de los usuarios y la de un Jurado de técnicos independientes en el 2006 por su capacidad innovadora para reducir los armónicos a niveles sumamente bajos. ¿Cuáles son entonces las características de estos variadores y cómo se comparan con las de otras alternativas?.
16
Y décimo, ABB como líder mundial en el mercado de tecnologías de baja tensión en sistemas de CA y CC, ayuda a sus clientes con servicio local para variadores con este tipo de tecnología y una base instalada sin precedentes en el sector minero peruano en aplicaciones con bajos niveles de armónicos, significa que ABB ofrece una riqueza de experiencia para mejorar la calidad de energía en la red de sus clientes.