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Cada VDF además de todas las ventajas también tiene la desventaja de que genera su propia distorsión armónica de la corriente de red sinusoidal (THDi). Un rectificador de diodo de 6 pulsos es el principal contribuyente a la distorsión. El rectificador genera una corriente no sinusoidal que interactúa con la red eléctrica y afecta la tensión de la red. Dependiendo de la magnitud de la tensión de alimentación, el efecto de distorsión puede aparecer en mayor o menor grado.
Figura 1 - Nivel de THD de entrada
La distorsión armónica en una red de CA trifásica puede hacer que aparezcan armónicos con componentes de frecuencia inaceptables en lugar de 50 Hz o 60 Hz. Si no se controla este proceso, los armónicos pueden afectar negativamente el rendimiento y la funcionalidad de los generadores, transformadores y otros equipos. Además, debido a la distorsión de la tensión de la red, a menudo se producen sobrecargas y sobrecalentamientos de las líneas de cable, generadores y transformadores, lo que provoca mayores pérdidas de potencia y reduce la eficiencia del sistema.
Figura 2 - Influencia de los armónicos en la sinusoide de corriente
En 1992, se introdujo el estándar IEEE519, que regula los requisitos de los equipos para cumplir con las normas de distorsión armónica. El cumplimiento de IEEE519 evitará una pérdida financiera para el usuario final:
- por sanciones de las empresas de suministro de energía (relacionadas con la degradación de la corriente de red debido a los armónicos), si tales requisitos son impuestos por el proveedor de energía;
- la operación inestable del sistema y las paradas accidentales de los equipos a menudo conducen a fallas en los procesos.
Triol Corporation ofrece soluciones completas, equipos con elementos de control de armónicos integrados de acuerdo con IEEE 519 y soluciones que complementan los equipos existentes en todas las áreas, tales como: producción de petróleo, perforación, equipos industriales (transportadores, sistemas de ventilación y refrigeración).
Soluciones armónicas de Triol
1. Filtro pasivo integrado en el variador de frecuencia Triol Corporation produce tres líneas de variadores de frecuencia para la producción de petróleo:
- VDS AK06 líneas SR y LH para operación ESP;
- VDF AT24 línea RT para bombas de varilla y tornillo.
El equipamiento de estas líneas permite ahorrar la desviación de THDi no más del 5% cuando se cargan del 25% al 100% por la corriente activa de entrada. La línea CP está diseñada en gabinete con clasificación NEMA4 o NEMA4X cuando se combina con el filtro incorporado, lo que hace que esta línea de VSD sea perfecta para plataformas petroleras, ya que ahorra espacio y tiempo de instalación.
Figura 3 - Vista general VDS línea SR
La línea LH está diseñada en un gabinete con clasificación NEMA3R y es la solución más adecuada para pozos en tierra.
Figura 4 - Vista general VDS línea LH
La línea RT está diseñada en un gabinete con clasificación NEMA3R y es la solución para pozos operados con SRP o EVN con capacidades de 15 kW a 200 kW.
Figura 5 - Vista general VDS línea RT
2. Filtro pasivo en un recinto separado
Dado que la vida útil del VDS es de más de 5 años y el estándar IEEE 519 se actualizó en 2014, esto significa que parte de la flota de VDF existente no cumple con los requisitos de este estándar. Para resolver este problema, Triol Corporation ofrece un filtro THF pasivo independiente. El filtro proporciona un THDi inferior al 5% cuando se carga con una corriente activa de entrada del 25% al 100%.
Figura 6 - Lecturas de THDi
El filtro está diseñado en un gabinete NEMA3R y es adecuado para funcionar en un rango de temperatura de -20 a +45°C, que puede ampliarse opcionalmente de -40 a +55°C. Es posible utilizar el filtro con unidades de 6 y 12 pulsos. El filtro está equipado con:
- Analizador de red;
- Protección contra sobrecarga y cortocircuito;
- Módulo wifi;
Contactor para desconectar capacitores cuando se detiene el VDF.
Figura 7 - Vista general del filtro THF pasivo
Puede leer más sobre el filtro THF en el catálogo https://triolcorp.lat/documents
3. Transformador de cambio de fase
Para condiciones de operación utilizando un generador como fuente de energía, y para operaciones con fluctuaciones de frecuencia de suministro de 45 a 65 Hz, Triol Corporation ha desarrollado el VDS línea PS, que utiliza un transformador de cambio de fase activo en su diseño.
Figura 9 - El diagrama esquemático del dispositivo
El VDS línea PS proporciona un THDi de hasta el 5% en el rango de carga de corriente de entrada activa del 25% al 100%. Esta línea de VDS está diseñada en un gabinete NAMA4 o NEMA4X y tiene un rango de temperatura de funcionamiento de -20 a +60°C.
Figura 10 - Vista general VDS línea PS
Los VDS línea PS son una excelente solución para plataformas petroleras o ubicaciones remotas de las líneas eléctricas principales, donde el campo es alimentado con electricidad por generadores.
4. Rectificador activo
Figura 11 - Esquema VDF con un rectificador activo
El rectificador de voltaje activo se usa en aplicaciones donde se requieren armónicos de baja corriente. La base de elementos avanzada, el último principio de control, y un filtro de alta calidad garantizan un THDi inferior al 4%.
Un rectificador de voltaje activo opera a una alta frecuencia de conmutación y entrega una corriente sinusoidal a la red eléctrica. Por tanto, es un dispositivo que proporciona recuperación de energía y sirve como alternativa para la aplicación de filtros activos y pasivos. El THDi del VDF se vuelve menos del 4% cuando se usa un rectificador de voltaje activo.
Figura 12 - Valor THD durante la prueba del variador de frecuencia AT24 línea MP.
El variador de frecuencia AT24 línea MP con rectificador activo funciona con THDi=2%.
5. Equipos multipulso
Una de las formas más simples de manejar los armónicos es usar VDS de 12, 18 y 24 pulsos.
THDi a plena carga para variadores:
12 – 8 %...12 % 18 – 4 %...6 % 24 – 4 %...5 %
Figura 13 - THD actual en VSD de diferentes pulsos
Triol Corporation ofrece líneas UD y SD, que tiene una gama de todas las capacidades con pulsos de 12, 18, 24.
Figura 14 - Vista general VDS línea UD
El VDS línea UD con 18 y 24 pulsos es una solución asequible para proporcionar el estándar IEEE 519, en caso de utilizar un transformador reductor de desplazamiento de fase. El VDF AT24 línea SD con 12 pulsos permite reducir THD hasta un 8%, cuando se opera como equipo industrial general y en plataformas de perforación.
Figura 15 - Vista general VDF línea SD
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