Soluciones para compensar y reducir los daños de armónicos en sistemas electricos

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Los estándares para limitar la generación de corrientes armónicas están bajo consideración y hasta el momento no es muy claro como atacarlos desde el diseño.

Por ello el control armónico hoy se basa principalmente en técnicas de remediación. Hay varios enfoques que se pueden tomar para compensar o reducir los armónicos en el sistema de energía, con diferentes grados de eficacia y eficiencia.

Soluciones para compensar y reducir daños por armónicos


1. Sobredimensionar el cableado neutro:

En instalaciones modernas, siempre se debe especificar el cableado del neutro con la misma capacidad que el cableado de las fases, o más grande, aunque los códigos eléctricos pueden permitir un tamaño por debajo de las fases. Un diseño apropiado para soportar una carga de muchos ordenadores personales, tales como un call center u oficinas, es especificar que el cableado neutro exceda la capacidad de las fase en aproximadamente 200% por ciento .

Se debe prestar especial atención al cableado en cubículos de oficina. Tenga en cuenta que este enfoque protege el cableado del edificio, pero no ayuda a proteger los transformadores.

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2. Utilizar conductores de neutro separados:

En los circuitos de derivación trifásicos, en lugar de instalar varios circuitos de derivación con neutro compartido, se deben llevar los conductores de neutro separados para cada circuito. Esto aumenta la capacidad de los circuitos de derivación para manejar cargas armónicas.

Este enfoque elimina con éxito la adición de las corrientes armónicas en los neutros del circuito de derivación, pero el conductor neutro del tablero y el conductor neutro del alimentador deben ser aumentados de acuerdo a el item anterior.

3. Utilice fuentes de alimentación de CC (Corriente continua) que no se vean afectadas por los armónicos:

En el típico centro de datos (Data Center), el sistema de distribución de energía convierte la energía eléctrica de 480 voltios CA a través de un transformador que lo reduce a una alimentación de CA de 208 voltios que alimenta los bastidores de servidores. Una o más fuentes de alimentación dentro de cada servidor convierten esta entrada de CA en voltaje de CC apropiado para los componentes internos de la unidad.

Estas fuentes de alimentación interna no son eficientes energéticamente, y generan calor sustancial, lo que supone una costosa carga para el sistema de aire acondicionado de la habitación. La disipación de calor también limita el número de servidores que pueden alojarse en un centro de datos.

¿Podría valer la pena eliminar este paso cambiando a corriente continua?

Según el artículo de la revista Energy and Power Management, los ordenadores y los servidores equipados con fuentes de alimentación de CC en lugar de fuentes de alimentación de CA producen entre un 20 y un 40 por ciento menos calor, reducen el consumo de energía en hasta un 30 por ciento, aumentan la fiabilidad del servidor, en la experiencia se disminuyeron los requisitos de mantenimiento “.

Eso suena bien, pero cuanto es el costo, la compatibilidad, la confiabilidad y la eficiencia consideradas en conjunto, el paso de la corriente alterna a la corriente continua no se justifica para la mayoría de los centros de datos. La alimentación de CA, aunque es ligeramente menos eficiente, es universalmente aceptable para los equipos existentes.

Además, en los centros de datos todavía no existen estándares de seguridad de Underwriter’s Laboratory (UL) para CC, mientras que los estándares para sistemas de CA están maduros. Eso significa que los riesgos de seguridad podrían superar el potencial de ganancia con energía de CC, por ahora.

4. Utilizar transformadores tipo K en componentes de distribución de energía:

Un transformador estándar no está diseñado para corrientes armónicas altas producidas por cargas no lineales. Se sobrecalentará y fallará prematuramente cuando se conecte a estas cargas. Cuando los armónicos se introdujeron en sistemas eléctricos a niveles que mostraron efectos perjudiciales (alrededor de 1980), la industria respondió desarrollando el transformador tipo K.

Los transformadores tipo K no se utilizan para manejar armónicos, pero pueden manejar el calor generado por corrientes armónicas y son muy eficientes cuando se usan bajo un valor correcto del factor K.

Los rangos del factor K oscilan entre 1 y 50. Se dice que un transformador estándar diseñado para cargas lineales tiene un factor K de 1. Cuanto más alto es el factor K, más calor de corrientes armónicas es capaz de manejar el transformador. Hacer la selección correcta del factor K es muy importante, ya que afecta el costo y la seguridad.

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