Por qué su instalación necesita soluciones de distribución con amortiguación armónica
Las instalaciones eléctricas actuales tienen poco que ver con las de hace un par de décadas. El aumento en el uso de variadores de frecuencia, iluminación LED, sistemas ininterrumpidos de alimentación (UPS), cargadores de baterías y otros dispositivos electrónicos de potencia ha modificado el perfil de carga eléctrica. Aunque estos equipos ofrecen ventajas en eficiencia y control, también introducen corrientes armónicas en el sistema de distribución, distorsionando las formas de onda de tensión, provocando sobrecalentamiento de los equipos y reduciendo la fiabilidad general del sistema. Actualmente, los armónicos constituyen un problema de preocupación y una cuestión operativa cotidiana para los gestores de instalaciones y los ingenieros de planta. Las soluciones de distribución atenuadoras de armónicos se desarrollan sobre la base de tecnologías innovadoras de transformadores y permiten mitigar los efectos perjudiciales sobre los equipos, minimizar las pérdidas y preservar la calidad de la energía. Jiangsu Ryan Electric suministra estas soluciones a plantas en más de 80 países, lo que garantiza que las cargas modernas funcionen sin comprometer la integridad de los sistemas de distribución.
Los armónicos generan costos que se acumulan en todas las áreas de las operaciones de la instalación y suelen manifestarse cuando ya es demasiado tarde. El efecto a corto plazo es térmico: las corrientes armónicas se suman a las corrientes totales, pero no contribuyen al trabajo útil, lo que provoca temperaturas más elevadas en transformadores, cables y equipos de conmutación. En el caso de los transformadores, esto se traduce en un envejecimiento acelerado del aislamiento con cada aumento de temperatura de 6 °C a 10 °C que reduce a la mitad la vida útil restante. En el caso de los cables, implica una menor capacidad de conducción de corriente (ampacidad) y la posibilidad de daño al aislamiento. En el caso de los motores, implica un calentamiento adicional y pulsaciones de par que ejercen presión sobre los sistemas mecánicos.
Además de los efectos térmicos, las armónicas provocan disparos indebidos de los dispositivos de protección, interferencias en equipos electrónicos sensibles y una disminución del factor de potencia, lo que puede acarrear sanciones por parte de la compañía eléctrica. El costo en términos monetarios es acumulativo: energía desperdiciada en forma de calor, equipos desperdiciados debido a su reemplazo prematuro, tiempos de inactividad en la producción causados por fallos inesperados y facturas mensuales de la compañía eléctrica derivadas de un bajo factor de potencia. Las soluciones de amortiguación de armónicas de Ryan Electric abordan estos costos en su origen para minimizar la distorsión armónica total (THD) y proteger los activos de la instalación contra los daños no evidentes provocados por las armónicas.
El transformador de distribución normal se utiliza en corrientes sinusoidales y cargas lineales. Están sujetos a altas pérdidas por corrientes parásitas en los devanados, calentamiento por flujo disperso en los componentes estructurales y sobrecalentamiento de los conductores neutros en sistemas trifásicos cuando se someten a corrientes ricas en armónicos provenientes de instalaciones modernas. La solución son los transformadores especialmente diseñados para armónicos.
Los transformadores fabricados por Ryan Electric están clasificados según el factor K para poder manejar cargas no lineales. Para soportar tanto las corrientes armónicas de orden triplen como el blindaje electrostático, nuestros diseños utilizan conductores neutros de mayor sección que los empleados para corrientes alternas de frecuencia similar, y configuraciones de devanados optimizadas para reducir las pérdidas por corrientes parásitas a frecuencias armónicas. Los núcleos y bobinas están diseñados con una mayor capacidad de refrigeración, de modo que la temperatura de los puntos calientes se mantiene dentro de un límite incluso cuando la carga aplicada resulta muy perjudicial. Los transformadores con clasificación factor K se valoran según su capacidad para suministrar cargas no lineales nominales sin un aumento excesivo de temperatura: K-4 para armónicos moderados, K-13 para armónicos importantes y K-20 para el peor caso. Estos transformadores especiales ofrecen un funcionamiento de alta calidad que las unidades estándar no pueden garantizar debido a su alta concentración de variadores de frecuencia (VFD), sistemas ininterrumpidos de alimentación (UPS) o cargas propias de centros de datos.
Mientras que los transformadores de factor K resisten las armónicas, los transformadores de desfase las eliminan activamente. Estos transformadores generan armónicas preferidas que se cancelan magnéticamente antes de propagarse al sistema de distribución, mediante la adición de diferencias de fase controladas entre varios devanados secundarios.
Transformadores multipulsos de Ryan Electric. Ryan Electric tiene como base la mitigación pasiva de armónicos en cargas grandes en rectificadores: el transformador multipulsos, disponible en versiones de 12 pulsos, 18 pulsos, 24 pulsos y superiores. Dos rectificadores de seis pulsos alimentados por secundarios del transformador desfasados 30 grados producen la cancelación de los armónicos 5.º y 7.º. En los sistemas de 18 y 24 pulsos, se rechazan otros armónicos, dejando una corriente primaria casi sinusoidal. En instalaciones grandes con variadores de frecuencia, fuentes de alimentación de corriente continua y cargas electrolíticas, estos transformadores actúan como filtros de armónicos de corriente continua, logrando una alta eficiencia global del sistema. Nuestros diseños de desfase están adaptados al contenido armónico de una aplicación específica y ofrecen una cancelación máxima y una distorsión residual mínima. Apoyados por nuestras amplias soluciones de ensayo, como las pruebas de rendimiento armónico realizadas en nuestros laboratorios certificados por CNAS, Ryan Electric ofrece soluciones de desfase que convierten a los generadores de armónicos en cargas compatibles con la red.
La gestión armoniosa no se limita únicamente a transformadores individuales, sino que abarca todo el sistema de distribución. Las soluciones para la atenuación de armónicos propuestas por Ryan Electric incluyen soluciones integradas que combinan diversas estrategias de mitigación para garantizar una mejora completa de la calidad de la energía.
Los transformadores de factor K con filtros pasivos integrados pueden instalarse en nuestras subestaciones de unidad y están sintonizados a las frecuencias armónicas de la instalación. Para apoyar aplicaciones que requieren tanto reducción de armónicos como regulación de tensión, ofrecemos diseños de transformadores de desfase más cambiador de tomas bajo carga. En el caso de instalaciones de energías renovables y almacenamiento de energía, nuestros transformadores incorporan características adicionales para mitigar las particularidades armónicas de los inversores y los cargadores de baterías. Cada solución está personalizada para integrarse fácilmente con los equipos de conmutación aguas abajo, la protección aguas arriba y los sistemas de supervisión de la instalación, con el fin de ofrecer una solución integral de gestión de la calidad de la energía.
El valor no se limita a la protección del equipo, sino que también incluye ventajas operativas y financieras. Un alto factor de potencia eliminará o mitigará las penalizaciones impuestas por la compañía eléctrica. Menos corrientes armónicas dejan más margen en la red de distribución para incorporar nuevas cargas. Las temperaturas de funcionamiento reducidas aumentan la vida útil del equipo y disminuyen las necesidades de mantenimiento. La energía verde mejora la estabilidad de los procesos y minimiza los problemas de calidad en procesos de fabricación delicados. Para los gestores de instalaciones que enfrentan los desafíos de las cargas modernas, las soluciones de distribución con amortiguación de armónicos de Ryan Electric ofrecen una alimentación fiable y eficiente, así como una alta calidad de la energía, experiencia acumulada en más de 50 países y confiada por clientes desde los centros de datos de Microsoft hasta instalaciones industriales de todo el mundo.
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