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11 Oct, 2022 Vistas 878 Autor: Saeed, Hamza

¿Cómo son útiles los generadores de caída de voltaje para la prueba de interrupción de voltaje?

Definición del generador de huecos de tensión
NEMA MG1-16.48 define caída de tensión como la mayor diferencia de voltaje con respecto al voltaje nominal de salida del generador. Las corrientes de irrupción en el arranque del motor o las cargas de bloques grandes limitan la velocidad del motor y la excitación más baja del campo principal genera estas caídas. Debido a que las causas y las soluciones para las caídas de tensión instantáneas difieren de las de las cargas en bloque, se miden y analizan de forma independiente. Debido a su naturaleza instantánea, la caída más grande causada por la corriente de arranque del motor ocurre dentro de los cinco ciclos y solo puede monitorearse con un osciloscopio. Los registradores mecánicos pueden detectar caídas causadas por cargas pesadas de bloques que reducen la velocidad del motor.

Generador de huecos de tensión

CSS61000-11_Generador de Bajadas e Interrupciones de Tensión

Confusión de inmersión sostenida
Algunas marcas de grupos electrógenos son difíciles de comparar ya que caída de tensión se define de forma diferente en la documentación de la empresa. En lugar de una caída de voltaje instantánea, se suministra una caída de voltaje sostenida, que califica la caída en una curva de recuperación más baja pero más larga.
Con una comparación de la reactancia subtransitoria de dos generadores con tiempos de respuesta de AVR comparables, se puede obtener una comparación significativa de la caída de voltaje de arranque del motor. Al arrancar el mismo motor, dos máquinas con reactancia subtransitoria idéntica tendrán aproximadamente la misma caída de voltaje.

Como resultado, los proveedores que utilizan la caída de voltaje sostenida como una medida de la caída de voltaje solo darán una respuesta rotunda de "sí" o "no" en cuanto a si su grupo electrógeno coincidirá con los estándares de caída de voltaje instantáneos establecidos por otros fabricantes.
Es el único método para asegurarse de que recibirá ofertas comparables en los proyectos que describe.

Comprender la respuesta transitoria de los grupos electrógenos
No hay necesidad de preocuparse por la capacidad de la empresa de servicios públicos local para tomar la carga o cualquier efecto transitorio en la calidad de la energía cuando un interruptor envía unos pocos cientos de kW en un circuito. Sin embargo, estos son problemas legítimos cuando la energía se extrae de un grupo electrógeno. La cantidad de carga que se puede aceptar en un paso, así como la magnitud de los efectos transitorios en la calidad de la energía, varía mucho entre los modelos de grupos electrógenos.

Cuando se aplica una carga pesada a un grupo electrógeno, la velocidad del motor cae temporalmente, o baja, antes de volver al estado estable. Cuando se retira una carga, la velocidad del motor aumenta temporalmente o se sobrepasa. La calidad de la energía eléctrica se altera porque la frecuencia del generador está determinada por las rpm del motor. La respuesta transitoria es la medida de estas fluctuaciones transitorias de velocidad.

Se miden la longitud y el % de cambio de frecuencia de una reacción transitoria (consulte la figura a continuación). El tiempo que tarda el motor en volver al funcionamiento de estado estable se denomina tiempo de recuperación. Esto puede variar de un segundo a veinte segundos. En general, cuanto mayor sea el porcentaje de caída y cuanto más tarde el motor en recuperarse, más peso se agrega al autobús.

Las caídas son a menudo más peligrosas que los excesos porque la carga excesiva del bloque puede hacer que el motor se detenga y que el voltaje del generador caiga. La masa de rotación del grupo electrógeno ayuda a mantener la frecuencia, aunque la inercia debe equilibrarse cuidadosamente entre el generador y el motor. Cuando se especifica un generador más grande, la caída de frecuencia se reduce, lo que permite que haya más potencia del motor disponible para la recuperación. El mecanismo de regulación de voltaje del grupo electrógeno es el componente más crítico que influye en la capacidad de respuesta transitoria. Los métodos de regulación de voltaje de voltios por hercio controlan el voltaje siguiendo la frecuencia proporcionalmente.

Como una carga de bloque grande reduce las rpm del motor y la frecuencia del generador, el voltaje cae, descargando eficientemente el motor y acortando el tiempo de recuperación. Este sistema lo utilizan todos los grupos electrógenos Cat. Los sistemas de regulación de voltaje constante tienen un porcentaje menor de cambio de voltaje pero un período de recuperación mucho más largo. Cuando el motor está completamente cargado, aumenta el peligro de que se cale el motor. Algunos generadores emplean métodos de regulación de doble voltaje por hercio. Si bien estos métodos mejoran considerablemente las capacidades de carga de bloques o reducen el tiempo de recuperación, tienen una caída de voltaje mucho mayor. La capacidad de respuesta transitoria también se ve afectada por la configuración del motor.

La mayoría de los motores de los grupos electrógenos tienen turbocompresor para proporcionar caballos de fuerza y ​​kW adicionales sin necesidad de un motor más grande. La desventaja de la turboalimentación está en la capacidad de respuesta transitoria. El aire se convierte en un elemento limitante en los escenarios de transporte. Cuanto más larga sea la respuesta transitoria de un motor de grupo electrógeno, más turbocargado estará. Las caídas de voltaje y las interrupciones breves son causadas por fallas en una red eléctrica provocadas por cambios rápidos en cargas pesadas. Las cargas que varían continuamente conectadas a la red eléctrica provocan cambios de voltaje. Debido a que estos sucesos pueden tener un impacto en los equipos eléctricos y electrónicos, deben imitarse en un entorno de laboratorio.

Pruebas IEC 61000-4-30
• IEC 61000-4-11, que se refiere a equipos eléctricos y electrónicos con una corriente nominal de entrada que no exceda los 16 A por fase para la conexión a redes de CA de 50 Hz o 60 Hz.
• IEC 61000-4-34, que se aplica a los equipos eléctricos y electrónicos con una corriente nominal de entrada superior a 16 A por fase, específicamente huecos de tensión e interrupciones breves para equipos conectados a redes de corriente alterna de 50 Hz o 60 Hz, incluidas las monofásicas. y red trifásica. IEC recomienda mediciones in situ en todo el sistema de potencia para corrientes superiores a 1 A por fase.
• IEC 61000-4-29, que se aplica a equipos eléctricos y electrónicos cuando ocurren caídas de voltaje, interrupciones breves o cambios de voltaje en los puertos de alimentación de CC.
El objetivo, como con todos los estándares fundamentales de EMC, es crear una referencia única para evaluar la inmunidad de los equipos eléctricos y electrónicos cuando se someten a estos fenómenos. Las normas de producto son responsables de determinar la pertinencia y aplicabilidad de las pruebas establecidas en la norma básica. El material proporcionado aquí se centrará en el estándar IEC 61000-4-11.

Requisitos para equipos de prueba
El equipo de prueba dedicado se puede usar en laboratorios para replicar caídas de voltaje, interrupciones breves y pruebas de variabilidad. Los estándares básicos de IEC proporcionan pruebas de variaciones de voltaje como opcionales. Los siguientes son los estándares que el equipo de prueba debe cumplir para ser utilizado para la prueba de cumplimiento:

• Voltaje de salida sin carga: el voltaje de salida del generador debe estar dentro del 5 % de los niveles de caída establecidos cuando no se aplica carga. Los niveles de caída se especifican como 0 %, 40 %, 70 % y 80 % del voltaje nominal.
• Cambio en el voltaje de salida con carga: el cambio de voltaje de sin carga a con carga debe ser inferior al 5 % del nivel de caída definido.
• Capacidad de corriente de salida: el generador debe ser capaz de transportar una corriente de más de 16 A durante un período corto de tiempo en el nivel de caída requerido. La circunstancia más difícil es en el nivel de caída del 40 %, cuando el generador debe manejar 40 A durante 3 segundos.
• Capacidad de corriente de entrada máxima: el equipo de prueba no debe limitar la capacidad de corriente de entrada máxima. La capacidad pico máxima del generador no debe exceder los 1000 A para redes de 250 V a 600 V, 500 A para redes de 200 V a 240 V y 250 A para redes de 100 V a 120 V.
• Sobreimpulso/insuficiente voltaje: cuando el generador se carga con una carga resistiva de 100, el sobreimpulso/insuficiente pico instantáneo del voltaje real debe ser inferior al 5 % del nivel de caída establecido.
• Tiempos de subida y bajada de voltaje: el generador debe ser capaz de cambiar entre 1 y 5 segundos durante un cambio repentino en el nivel de voltaje.
• Cambio de fase: el generador debe ser capaz de cambiar de fase entre 0 y 360 grados.
• Relación de fase y cruce por cero: el generador debe poder detectar y sincronizar con energía de corriente alterna. La relación de fase del evento de huecos e interrupciones de tensión debe ser inferior a 10° de la frecuencia de la red. Además, el control de cruce por cero del generador debe estar dentro de los 10° de la frecuencia de la red.

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Importancia de los tiempos de subida y bajada
Es fundamental emplear equipos de prueba que cumplan con los tiempos rápidos de subida y bajada requeridos mientras se realizan caídas de voltaje e interrupciones breves para evitar cambios de fase importantes durante el cambio. El tiempo de conmutación de 1 s a 5 s es el peor de los casos y replica un cortocircuito en la red eléctrica cerca del equipo electrónico. Como resultado, las pruebas que utilizan cambios rápidos pueden evaluar la durabilidad del equipo que se está evaluando en el peor de los casos. Veremos el efecto de los tiempos de conmutación en una red eléctrica de 230 V/50 Hz como ejemplo.

Podemos determinar el cambio de fase para varios tiempos de conmutación utilizando la frecuencia de alimentación de CA. Podemos ver que el límite de tiempo de cambio más lento de 5 s establecido en IEC 61000-4-11 se traduce en un cambio de fase de solo 0.09°. Un generador de huecos de conformidad previa con un tiempo de conmutación de 200 s agrega un cambio de fase de 3.6° y un tiempo de conmutación de 500 s agrega un cambio de fase de 9°.

Una caída en el nivel de prueba es un efecto secundario de este considerable cambio de fase. En las redes eléctricas de 60 Hz, el impacto del cambio de fase es aún más pronunciado. Un tiempo de conmutación de 200 s, por ejemplo, representa un cambio de fase de 4.3° a 60 Hz, mientras que un tiempo de conmutación de 500 s equivale a un cambio de fase de 10.8°. Dado que el verdadero ángulo de inicio de las caídas también puede ser dictado por la precisión del generador, es muy beneficioso mantener un cambio de fase reducido debido al proceso de conmutación.

Importancia de la capacidad de corriente de irrupción
Cuando conecta un equipo electrónico a una red eléctrica, la corriente de entrada se precipita hacia el equipo, lo que puede causar daños. La mayoría de los equipos electrónicos están diseñados con un circuito para limitar esta corriente de entrada. Cuando la red eléctrica se recupera después de una caída de voltaje o una breve interrupción, se reanuda el mismo flujo de corriente de irrupción, pero es posible que se desconecte el circuito de protección. Para minimizar el daño al equipo durante una caída de voltaje o una interrupción breve, el generador de caída debe proporcionar suficiente corriente sin limitar la corriente de irrupción.

La caídas de tensión y el equipo de prueba de interrupciones cortas idealmente debería cumplir con la capacidad de conducción de corriente de irrupción máxima. Si el equipo de prueba cumple con este requisito (al menos 1,000 A para una red de 250 a 600 V, 500 A para una red de 220 a 240 V y 250 A para una red de 100 a 120 V), no es necesario medir la corriente de irrupción máxima del EUT, lo que ahorra tiempo. Si la corriente de irrupción observada del EUT es inferior al 70 % de la capacidad de accionamiento de irrupción informada del equipo de prueba, la norma IEC 61000-4-11 permite utilizar un generador con una corriente de irrupción más baja. Debido a que ambas características deben medirse antes de la prueba, aumenta el tiempo y los gastos.

Cambios entre IEC 61000-4-11 Ed.2 y Ed.3
IEC 61000-4-11 Ed.3 se emitió en 2020 y reemplaza al anterior IEC 61000-4-11 Ed.2 de 2004. Las modificaciones clave en el estándar son una descripción más explícita del tiempo de subida y bajada y una reiteración de la fuerte requisito de utilizar un generador con tiempos de subida y bajada que van desde 1 s a 5 s para las pruebas de cumplimiento.

Los requisitos de exceso o defecto del estándar no estaban claros en la Edición 2, lo que generó malentendidos con respecto a qué parámetros debían medirse durante la calibración o verificación. De acuerdo con algunas interpretaciones, el sobreimpulso y el subimpulso deben registrarse tanto cuando ocurre una transición de nivel como cuando finaliza la transición de nivel.

El sobreimpulso y el subimpulso ahora se definen explícitamente como efectos que ocurren después del cambio, en lugar de antes del cambio. Esto indica que un rebase por defecto del flanco descendente simplemente requiere medición, pero un rebasamiento por exceso del flanco ascendente requiere medición. Cuando se mide con una carga resistiva de 100, el exceso o defecto debe ser inferior al 5 % del voltaje real.

Preguntas Frecuentes
¿Por qué se produce la caída de tensión?
A caída de tensión ocurre cuando la tensión de alimentación (UF) cae por debajo de un umbral fijado en el 90% de la tensión de alimentación indicada (Uc). Una caída de voltaje ocurre en un sistema polifásico cuando al menos uno de los voltajes cae por debajo del umbral y finaliza cuando todos los voltajes son iguales o superiores al umbral.

¿Qué es exactamente una prueba de caídas e interrupciones de tensión?
Caídas de voltaje y las interrupciones cortas son causadas por fallas en una red eléctrica provocadas por cambios rápidos en cargas pesadas. Las cargas que varían continuamente conectadas a la red eléctrica provocan cambios de voltaje.

¿Qué es exactamente una interrupción de tensión?
Una interrupción de voltaje ocurre cuando el voltaje URMS(1/2) cae por debajo del nivel de interrupción designado. Por lo general, el umbral de interrupción se establece significativamente más bajo que el nivel de caída de voltaje. La interrupción comienza cuando la tensión URMS(1/2) cae por debajo del valor umbral de interrupción y finaliza cuando la tensión URMS(1/2) iguala o supera el valor umbral de interrupción más la histéresis de tensión.

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