Introducción a las métricas de reducción de corriente armónica del transformador

Con la creciente adopción de tecnologías energéticamente eficientes, la electrónica se ha convertido en parte integral de los sistemas energéticos modernos. Las fuentes de alimentación de modo conmutado (SMPS) en equipos de oficina e iluminación LED, los variadores de frecuencia/velocidad (VF/SD) para motores de inducción y los inversores que convierten la energía CC de células fotovoltaicas en CA de frecuencia de red son excelentes ejemplos de cómo estos sistemas mejoran la energía. eficiencia de uso. Sin embargo, un inconveniente importante de estos dispositivos electrónicos es su funcionamiento no lineal, lo que conduce a la generación de armónicos (formas de onda distorsionadas que aumentan el contenido armónico total tanto de voltaje como de corriente). Estos armónicos, si no se gestionan adecuadamente, pueden propagarse aguas arriba a través de las líneas de suministro, afectando a los transformadores al provocar un calentamiento excesivo y un envejecimiento acelerado. En casos extremos, esto puede provocar daños o fallas graves en el equipo.

Este artículo presenta tres métricas clave para evaluar el impacto del calentamiento armónico actual en los transformadores: factor de pérdida armónica, factor K y factor K. Estas métricas ayudan a evaluar cómo los armónicos contribuyen al calentamiento del transformador, lo que permite tomar decisiones más informadas en la gestión de la salud y la longevidad del transformador. .

Ejemplo resuelto

Considere un transformador con capacidad nominal de 200 A conectado a un variador de velocidad (VSD), cuyo espectro de corriente de entrada imita el de un rectificador de seis pulsos y está normalizado a 104,1 A RMS. En este escenario, la pérdida nominal por corrientes parásitas (PEC-R), así como otros coeficientes como e y q, se establecen en 10%, 0,1 y 1,7 respectivamente. Las métricas de reducción de armónicos del transformador (factor de pérdida armónica (FHL), factor K, factor K y otros) se calculan utilizando ecuaciones predefinidas para evaluar cómo los armónicos impactan el rendimiento del transformador.

Según el estándar IEEE C57.110-1998, el número máximo de armónicos tiene un límite de 25 debido a la creciente importancia del efecto superficial en frecuencias más altas, lo que conduce a valores conservadores para las predicciones de pérdidas por corrientes parásitas, particularmente por encima del armónico 19. Como se ilustra en la Figura 1, las métricas de reducción de armónicos aumentan a medida que aumenta el número de armónicos. Por ejemplo, en el armónico 25, los valores de FHL, Factor K, FHL-STR y Factor K son 8,35, 2,26, 1,34 y 1,15, respectivamente.

Reducción de potencia del transformador para transformadores de tipo seco y llenos de aceite

El impacto acumulativo de los armónicos en los transformadores se puede ver en los factores de reducción. La Figura 2 destaca que los transformadores de tipo seco enfrentan un factor de reducción del 77,4%, mientras que los transformadores llenos de aceite obtienen resultados ligeramente mejores con un factor de reducción del 87,2%. Estos factores de reducción se traducen en corrientes operativas equivalentes de 155 A para transformadores de tipo seco y 174 A para transformadores llenos de aceite. Esto muestra que los transformadores llenos de aceite están mejor equipados para manejar armónicos, aunque ambos tipos aún experimentan una disminución en la capacidad debido a la presencia de armónicos.

Solución de YT Electric: filtros armónicos activos

Para mitigar los efectos nocivos de los armónicos en los transformadores y extender su vida operativa, YT Electric ofrece una solución de vanguardia en forma de Filtros activos de armónicos (AHF). Estos dispositivos monitorean y filtran activamente los armónicos dañinos antes de que puedan propagarse a transformadores y otros equipos sensibles. Al instalar AHF de YT Electric, las instalaciones pueden reducir significativamente la distorsión armónica en sus sistemas de energía, mejorar la eficiencia energética y evitar el sobrecalentamiento del transformador, minimizando así la necesidad de una costosa reducción de potencia y reduciendo el riesgo de falla del equipo. Esta solución es ideal para industrias que dependen en gran medida de VSD, SMPS y otras cargas no lineales, ya que garantiza una distribución de energía fluida y confiable incluso en sistemas complejos.

La incorporación de filtros armónicos activos de YT Electric no solo preserva la salud de los transformadores sino que también mejora la calidad general de la energía de su infraestructura eléctrica.