Upload
nicolao-herrero
View
213
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
EMC en Instalaciones de
Potencia
Sergio David Araujo C.
Clasificación de las señales y ambientes
Red de alimentación en equipos e instalaciones.
EMC en convertidores EMI en algunos tipos de cargas
industriales y domesticas EMC en instalaciones de alta tensión EMC en grandes instalaciones
Agenda
Clasificación de las señales y ambientes
Red de alimentación en equipos e instalaciones.
EMC en convertidores EMI en algunos tipos de cargas
industriales y domesticas EMC en instalaciones de alta tensión EMC en grandes instalaciones
A continuación…
Clasificación de las Señales y Ambientes
Clase Características
I TTL ó similar, de bajo V y con f de 1 a 20 MHz.
II Analógicas, V del orden de 10mV y f hasta 1 kHz (Sensores), y digitales de f hasta 100 kHz.
III
Analógicas de instrumentación y regulación con V de 1 a 10 V ó 4 a 20 mV y f < 1 kHz; y digitales con I entre 5 y 10 mA, V > 10 V. (Se incluyen también señales analógicas con V del orden de 10 mV, si estas pueden ser filtradas con rechazo a partir de unos pocos Hz).
IV Analógicas de baja f con V e I del orden de 10 V y 100 mA (Tx de medida); y digitales (Relés, contactores, etc).
V Asociadas a equipos de comunicaciones a larga distancia con P en torno a 1 W y 20 MHz < f < 50 MHz.
Clases de señales según su susceptibilidad
Clasificación de las Señales y Ambientes
Tipo de ambiente
Características
A Partes de la instalación con señales de tipo digital Clase I, que generan bajos niveles de interferencia y, en cambio, son susceptibles a ser distorsionadas
B Partes de la instalación con señales analógicas sensibles Clase II, tales como equipos de regulación y control
C Partes de la instalación con señales Clase III, que generan bajos niveles de interferencia y con nivel medio de sensibilidad (Instrumentación)
D Partes de la instalación con señales Clase IV, que generan niveles de de interferencia relativamente altos y son poco sensibles a perturbaciones externas (Relés, motores, interruptores, etc.)
E Partes de la instalación que manejan señales de control remoto o comunicaciones, Clase V, que deben ser transmitidas a largar distancias
Clasificación de ambientes según su nivel de perturbación
Clasificación de las señales y ambientes
Red de alimentación en equipos e instalaciones
EMC en convertidores EMI en algunos tipos de cargas
industriales y domesticas EMC en instalaciones de alta tensión EMC en grandes instalaciones
A continuación…
Principios generales de diseño de la red de alimentación
Reducción de acoplamientos por impedancia común (Interferencias conducidas)
a. Perturbaciones conducidas con f < 10 kHzb. Perturbaciones conducidas entre 10 kHz y 30
MHzc. Reducción de EMI conducidas por la red
Reducción de EMI acopladas por la red Reducción de acoplamiento por radiación
Red de alimentación en Equipos e Instalaciones
Red de alimentación en Equipos e Instalaciones
Prever desde la fase de diseño los problemas de compatibilidad
Considerar en el diseño el origen de las interferencias simétricas y asimétricas
Separar los equipos por clases de señales y prever una línea de ramificación Independiente para cada una de las zonas o ambientes
Considerar para cada zona las medidas peculiares para reducir lo tres mecanismos de propagación
Principios generales de diseño de la red de alimentación
Red de alimentación en Equipos e Instalaciones
Reducción de acoplamientos por impedancia común (Interferencias conducidas)
PCC: Point of Common Coupling Las impedancias de cortocircuito,
diferencial y modo común en el PCC lo más bajas posible, es decir:
a. Elevada potencia de corto circuito en el punto común
b. Toma de tierra con baja impedancia
Red de alimentación en Equipos e Instalaciones
ZC << Z1R
ZG << ZGR1
ZC + Z1L << Z2R
ZG + Z1L << ZGR2
Condiciones para minimizar el acoplamiento por impedancia común en la red
Red de alimentación en Equipos e Instalaciones
De baja frecuencia (Armónicos y fluctuaciones de V, con f < 10 kHz)
De alta frecuencia(f entre 10 kHz y 30 MHz)
Cargas domesticas(P < 2 kW)
Cargas industriales (P > 2 kW)
Tipos de Perturbaciones
Tipos de Cargas
Red de alimentación en Equipos e Instalaciones
Modelo equivalente de la red para evaluación de la impedancia a bajas frecuencias
Perturbaciones conducidas con f < 10 kHz
Impedancia de corto circuito de la red
Red de alimentación en Equipos e Instalaciones
R = U2 / P50
Tg = Q50 / P50
Xp = R / (6.7 Tg - 0.74)
Xcc = U2 / Scc
X1 = Xcc Xp / (Xcc + Xp ) = f / 50 Yc = Qc / U2
csc
s
YXXXjYXR
RjXXZ
12
112
12
11
Perturbaciones conducidas con f < 10 kHz
Impedancia de corto circuito de la red
Zcc = U2 / Scc
: Orden del armónico Yc: Admitancia de los
condensadores Qc: Potencia reactiva
de los condensadores
Zn: Impedancia equivalente de la red a la frecuencia:
Red de alimentación en Equipos e Instalaciones
Donde: U: Tensón nominal entre
fases P50: Potencia activa del
conjunto de cargas a 50 Hz Q50: Potencia reactiva del
conjunto de cargas a 50 Hz Xcc: Reactancia de
cortocircuito, considerada igual a impedancia de cortocircuito (Zcc) en vacío
Scc: Potencia de cortocircuito
)1;50(* Hzff
Perturbaciones conducidas con f < 10 kHz
Impedancia de corto circuito de la red
Red de alimentación en Equipos e Instalaciones
Limites de perturbación en el punto de conexión a la red pública según IEC – 555 y EN – 60.555 (Aplicable a receptores
domésticos)
Perturbaciones conducidas con f < 10 kHz
Limites de perturbación
Red de alimentación en Equipos e Instalaciones
Limites de perturbación por armónicos
en el punto de conexión a la red pública según
UNIPEDE (Aplicable a las instalaciones
industriales hasta 30 kV)
THD % = Valor eficaz de las componentes armónicas Valor eficaz Total
Red de alimentación en Equipos e InstalacionesReducción de EMI conducidas por la red
Sobredimensionar la potencia de instalación para reducir la Zcc
Detallar en las especificaciones del sistema:a. El trazado de cableadob. Los puntos de conexión de cada una de las clases de equipos
Colocar filtros adecuados a cada una de las ramificaciones de red en puntos lo más próximos posible a las cargas
Disponer para la alimentación de cargas críticas:a. Tx de aislamientob. Estabilizadores de tensión o fuentes ininterrumpidas
No confundir lo conductores de tierra de protección con las masas de alta frecuencia
Red de alimentación en Equipos e Instalaciones
Reducción de EMI acopladas por la red
Reducir la capacidad parásita entre conductores de red y partes susceptibles
Proteger cada entrada de red con limitadores de sobretensiones
Reducir la inductancia mutua entre conductores de red y partes susceptibles
Red de alimentación en Equipos e Instalaciones
Reducción de acoplamientos por radiación
Filtrar las tomas de red en cada uno de los recintos con señales de distinta clase
Apantallar convenientemente los recintos con señales de distinta clase
Evitar en el origen los frentes abruptoss de dv/dt y di/dt
Clasificación de las señales y ambientes
Red de alimentación en equipos e instalaciones.
EMC en convertidores EMI en algunos tipos de cargas
industriales y domesticas EMC en instalaciones de alta tensión EMC en grandes instalaciones
A continuación…
EMC en Convertidores
Problemática de los disipadores
Evitar, si es posible que los disipadores estén bajo tensión. En caso contrario, conectarlos a masa para radiofrecuencias, mediante condensadores de filtro
Procurar el empleo de semiconductores encapsulados Estudiar cuidadosamente la disposición mecánica para
aprovechar las capacitancias parásitas en beneficio del filtrado
EMC en Convertidores
Problemática de los disipadores
Disposición de los elementos de filtrado respecto a los disipadores de calor
Clasificación de las señales y ambientes
Red de alimentación en equipos e instalaciones.
EMC en convertidores EMI en algunos tipos de cargas
industriales y domésticas EMC en instalaciones de alta tensión EMC en grandes instalaciones
A continuación…
EMI en algunos tipos de cargas industriales y
domesticas
Las medidas de protección pueden resumirse en:
Empleo de máquinas de cortocircuito
En máquinas de DC, introducir X’s en serie
Utilizar mangueras de cable con blindaje
Realizar una conexión a tierra con la mínima Z posible
Instalar los cables en tubos metálicos y unidos a tierra en varios puntos
Maquinas eléctricas rotativas
Los peligros de EMI en las máquinas proceden de:
La conducción de perturbaciones de baja frecuencia a través de la red
Los campos de dispersión a través de las aberturas de la carcasa
Radiación de los cables
EMI en algunos tipos de cargas industriales y
domesticas
Equipos de arco
Equipos domésticos
Otras cargas
Clasificación de las señales y ambientes
Red de alimentación en equipos e instalaciones.
EMC en convertidores EMI en algunos tipos de cargas
industriales y domésticas EMC en instalaciones de alta tensión EMC en grandes instalaciones
A continuación…
EMC en instalaciones de alta tensión
Descargas por efecto corona
Descargas y perforaciones en regiones de fuerte solicitación mecánica de los aisladores
Perforaciones en contactos flojos o defectuosos
Reemisión por radiación de perturbaciones RF captadas por las líneas
Origen y espectro de frecuencias de las perturbaciones
Espectros de EMI generados por líneas de A.T. (Referidos a 0.5 MHz)
EMC en instalaciones de alta tensiónMedidas de protección
Campo de perturbación provocado por líneas de alta tensión a una distancia Do = 20 m
EMC en instalaciones de alta tensión
Medidas de protección de líneas aéreas Protección contra descargas atmosféricas mediante
descargadores Asegurar conexiones a tierra mediante descargadores Evitar cambios bruscos de dirección y cantos vivos en partes
conductoras Asegurar un buen mantenimiento de aisladores y tomas de tierra Asegurar un buen contacto en los empalmes de cables
Medidas de protección de parques y subestaciones Cubículos cerrados para aparatos de maniobra Tierra a base de parrilla enterrada en el parque Conexión a base de accesorios (botellas) y cables de doble
pantalla
Clasificación de las señales y ambientes
Red de alimentación en equipos e instalaciones.
EMC en convertidores EMI en algunos tipos de cargas
industriales y domésticas EMC en instalaciones de alta tensión EMC en grandes instalaciones
A continuación…
EMC en grandes instalaciones
Partición de la instalación en diversas ubicaciones Particiones a nivel de cubículos o armarios Distribución adecuada de alimentaciones,
conductores de protección y tomas de masa para cada zona o cubículo
Elección de la inmunidad necesaria de los bloques dentro de cada zona o cubículo
Protecciones en cada zona o cubículo Interconexiones de señales entre zonas o
cubículos de distinta clase
EMC en grandes instalaciones
Ejemplo de partición por zonas de la instalación de una central eléctrica
EMC en grandes instalaciones
Ejemplo de identificación de zonas y tipo de señal en una instalación industrial
EMC en grandes instalaciones
Distribución de alimentación y tomas de masa en instalación tipo A
EMC en grandes instalaciones
Tipo deInstalació
n
Alimentación Señales Tierra Masas Pantallas
ATx exclusivo
2º sin conexión a otros equipos
(Ventilación, aire
acondicionado)
Separación de 2 mentre líneas de
señal y alimentación
(solo para tramos largos)
Disponer de malla de
tierra local y exclusiva
Los chasis (racks) han de estar lo mas
próximos posible,
unidos entre si por
conexiones en paralelo
Unidas a masa por ambos extremos y
utilizar acopladores ópticos para evitar bucles
B
Tx Generalsolo conexión
de equipos protegidos
con supresores y filtros en cada
chasis
Separación de 0.3 a 1 m
entre líneas de señal y
alimentación
Los chasis se conectaran
a la barra de masa de cada cubículo
en paralelo, y estos conectados
entre si para llevar una única conexión
a tierra
Conectadas en paralelo al
punto de toma de tierra de
cubículo
Unidas a masa por un solo
extremo, de ser posible del lado de entrada del
cubículo
EMC en grandes instalaciones
C
Tx Generalsolo conexión
de equipos protegidos
con filtros los clase III
con supresores los clase IV
Separación de 0.3 a 1 m
entre líneas de señal y
alimentación
Los cubículos pueden conectarse a la toma de tierra
general de protección
Conectadas en paralelo al
punto de toma de tierra de
cubículo
Señales clase III simplemente
trenzadas y en caso de
recorridos largos con pantallas
Unidas a masa por un solo
extremo, de ser posible del lado de entrada del
cubículo
D
Sin precauciones
especialesSeparación de 0.3
a 1 mentre líneas de señal clase III
Los cubículos pueden conectarse a la toma de tierra
general de protección
Conectadas mediante
barras bus a la toma de tierra del cubículo
Señales clase III con doble
pantalla, la exterior de
seguridad unida a tierra por
ambos extremos y ya interior por
uno
E
Preverse filtros y supresores
de sobretensiones
a la entrada
Mantenerse lo más alejadas posible
de señales clase IV y alimentación
Independiente en cada uno de los
extremos a tierra
Independientes en cada uno
de los extremos y
aisladas mediante
acopladores ópticos o Tx’s
Unidas a tierra por ambos
extremos por razones de
seguridad, el aislamiento evita
que pueda cerrarse el
circuito de modo común
EMC en grandes instalaciones
Distribución en cubículos con señales tipo II y III
Distribución de masas en cubículos de instalaciones tipo B, C, y D