WO2013120218A1 - Reactor de inducción electromagnético monofásico rectificado - Google Patents
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Definitions
- TITLE "RECTIFIED SINGLE-PHASE ELECTROMAGNETIC INDUCTION REACTOR"
- the present invention relates to low-voltage electrical systems, more specifically to a rectified single-phase electromagnetic induction reactor, which absorbs residual currents thrown by solid-state lighting and electronics systems that propagate through neutral wires and systems.
- grounding of the electrical circuits which aims to become a very low impedance for triplen harmonics and that through its connection - rectification and flow compensation system - is able to reinject the harmonic currents when connecting to the loads , reducing network consumption.
- Inductive, Capacitive and Resistive which respond linearly to a sinusoidal excitation, with the particularity of advancing or delaying, by 90 °, depending on its capacitive or inductive condition, the current signal consumed by said loads and that for the In the case of resistive loads, they act only affecting the amplitude of the sinusoidal, without affecting its angular displacement!
- a load is considered Nonlinear if its impedance changes along with the applied voltage, that is, as the amplitude of the voltage changes, the impedance of the load takes different values that are repeated periodically: These changes bring as a consequence, that the current is not sinusoidal, even if the applied voltage is.
- non-sinusoidal currents contain harmonic currents that interact with the rest of the electrical system, and generate distorted voltages that can affect the system busbars and the equipment connected to them.
- Non-linear loads are those that consume non-sinusoidal currents that generate harmonics that obey the following formula:
- Pulse harmonic generating loads are those loads that work based on pulses, and that consume non-sinusoidal currents that generate harmonics that obey the following formula:
- Harmonic No. (k * n + 1), where n is the number of pulses of the load (it can be 6 pulses or 12 pulses) and k is a cycle constant that goes from 1 to infinity. That is, for a 6-pulse VDF, we will have the following harmonics: 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 25, 29, 31, 35, 37, 41, 43, 47, 49, ...
- the manufacturers of frequency inverters of induction motors explain how these equipments improve the efficiency of the machines allowing to vary the operating speed according to the needs of the application, but warn that they produce harmonics of order 5, 7, 11 and 13.
- Electronic ballasts are also presented as an important improvement, both for efficiency and for the life of the equipment. They only have the small problem of the increase in harmonic content.
- Equipment such as arc furnaces, battery chargers, and UPSs are also producers of harmonics. But the biggest causes of problems are groups of small single-phase electronic loads, such as computers, printers, photocopiers, faxes, etc., connected between phase and neutral, usually in a 380/220 triangle-star system. In 1994 the percentage of non-linear loads was 15%, for 2010 it was estimated at 75%.
- the problems generated by non-linear loads are related to the Power Factor, which is measured as the ratio between the Active Power “P” (Watts) over the Apparent Power “S” (VA) consumed by the system.
- P Active Power
- S Apparent Power
- TDD Harmonic Distortion
- the biggest problem generated by the Zero Sequence harmonics (and that is why they are named), is that they circulate through the neutrals of the systems, generating the problems that this means: noise, losses, heating, residual voltage, operation of protections, lifting of the potential of the neutrals with respect to earth, contrary torque in the motors and risk of accident or accident with the interaction of the personnel since these currents circulate through the grounding systems.
- This arrangement diverts the "triplen” from the neutral to the phase conductors; multi-output transformers, for example double output transformers are built with. two secondary windings offset by 30 degrees.
- the primary connected in a triangle blocks the triplen of balanced charges.
- the secondary ones compensate especially the harmonics of order 5, 7, 11 ; 19.
- Another possible configuration is quadruple output in which the windings are offset by 15 degrees.
- the primary as always blocks the "triplen” and the secondary those of order 5, 7, 11, 13, 17, 19, 29 and 31.
- the non-linear loads connected at each output must be identical. Therefore, in these applications, the outputs of the different circuits are usually monitored. However, it is not recommended, for example, a double star transformer loaded with three output cabinets because the measurements do not reflect whether the secondary ones are balanced. . nie,. ...doch.
- the invention patent document GB 1254425 dated 11/24/1971, by Denis Andrew Craddock, entitled “Improved Static Rectifier System”, describes a static multi-phase rectifier transformer system, which seeks to minimize two disadvantages of conventional static rectifier systems, the first is the non-sinusoidal load current of the alternating current source, and the ripple voltage that appears in the DC output.
- the transformer comprises an axially symmetric electromagnetic system that has polyphase primary windings connected to an AC source, graduated and connected to a stator or an induction motor to produce a constant rotation of the magnetic field sinusoidally distributed in the space to cut the system.
- secondary windings of the transformer comprising a plurality of equal windings connected in a ring formation and connected to the rectifiers to produce the direct current output and thus ensure that the power taken from each phase of the alternating current source is always proportional squared of the voltage of said phase.
- the flows are attenuated in the same equivalent reluctance that avoids dispersion losses, making the cancellation of the flows more efficient and the magnetization of the single-phase cores occurs with half the energy and the sequence currents zero.
- FIGURES Figure 1 shows a diagram of the physical structure of the Coil of
- Figure 2 shows an equivalent electromagnetic circuit of the union of the single-phase cores with the half-wave rectification system for the positive half-cycle.
- Figure 3 shows the circulation of the reinjected current during the absence of one of the phases.
- an electromagnetic induction reactor which consists of a hybrid single-phase harmonic re-injection device of zero sequence harmonics for lighting systems, comprising: at least three monophasic silicoso steel cores oriented grain (1), armed with plates (2) to reduce losses due to stray currents; Aluminum or copper windings (3) isolated according to the current that will be injected and will circulate through said windings (3) made of multifilar wires to reduce losses in the coils (3), terminals (4) in ovens (5) suitable for each value of current, connection to a rectification system by means of diode devices (6) interconnected to each phase (7), (8) and (9) generating a half bridge rectifier with polarity opposite to the positive half cycle, to avoid the circulation of currents inductive in sense contrary to the magnetic flux of the zero sequence harmonics, in addition, these connection points are identified with the phases and the neutral of the system, the energy measuring device (10) that counts the current reinjected by said device and a metal tower type cabinet computational
- the protection of residual harmonics of the present invention is basically a rectified single phase electromagnetic reactor (device of the invention), has the objective of transforming itself into a very low impedance for triplen harmonics, and which by means of its connection, rectification and compensation system flow, capable of re-injecting the harmonic currents when connected to the loads, reducing the network consumption.
- it is capable of supplying energy to the single-phase loads during the absence of one or two phases of the three-phase system, absorbing the energy from the present phase (s), channeling them through the single-phase core that feeds the loads without energy.
- the electromagnetic abduction of the phases occurs in a single central leg (12) of the nucleus (13) composed of three monophasic reluctances (14), (15), and (16) where the zero sequence flows (17) and (18) and each negative half cycle of the fundamental current signal is opposed in the same central leg (12) that allows the mutual induction of the phases to be canceled, generating a half-wave electromagnetic short circuit.
- This principle of mutual induction is based on the Faraday Law.
- Table N ° 1 Non-linear three-phase system, 10 KVA, 380 Volts L-L, 220 Volts L-N.
- Table No. 1 shows four different tests, two with balanced loads with and without the device of the invention connected, and two with unbalanced loads icon and without the device of the invention connected.
- the magnitude of the Neutral current can be appreciated when the PAR is connected, which increases its absorption capacity as the unbalanced phases This shows that the operation of the equipment is more efficient in more contaminated and unbalanced systems.
- THD-I Harmonic current distortion
- Table N ° 2 shows the values obtained in the tests similar to the previous case, but with the absence of the T phase. It is appreciated that the PAR absorbs the current difference and reinjects it to the absent phase, increasing the consumption of the phases present and only sends the current difference of the source to the source imbalance of the fundamental current signal, the zero sequence current remains in the equipment and the loads are fed back. '
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Abstract
Reactor de inducción electromagnético monofásico rectificado que tiene por objetivo transformarse en una impedancia muy baja para las armónicas "triplen", y que mediante a su conexionado y sistema de rectificación, sea capaz de reinyectar las componentes armónicas de secuencia cero junto con la componente de semiciclo negativa de la fundamental de corriente y a su vez realimentar las cargas ate la ausencia del suministro de corriente por alguna de sus fases, al momento de conectar las fases a un punto eléctrico determinado o neutro común, pero de forma "monofásica". A su vez, y a diferencia de otras alternativas trifásicas; este reactor de inducción de núcleo monofásico no anula el flujo de la corriente del neutro, desviándola hacia el transformador para compensar el desbalance del sistema, solo absorbe las armónicas de secuencia cero, y las re-inyecta al circuito, de manera en que se transforma en un by-pass electromagnético monofásico que disminuye el consumo de corriente desde la red. Es así qué se elimina también, la diferencia de potencial entre Neutro y Tierra de un circuito contaminado, especialmente de alumbrado o computácional. Como consecuencia, también se mejora el factor de potencia, pues la potencia "aparente" (KVA) disminuye desde el punto de vista de la red, y no se altera el consumo de la potencia activa de las cargas, luego la relación entre ambos tiende a igualarse a uno (1).
Description
TITULO: "REACTOR DE INDUCCIÓN ELECTROMAGNÉTICO MONOFÁSICO RECTIFICADO"
CAMPO DE APLICACIÓN
La presente invención se refiere a sistemas eléctricos de.bajajensión, más específicamente a un reactor de inducción electromagnético monofásico rectificado, que absorbe corrientes residuales arrojadas por los sistemas de alumbrado y de electrónica de estado sólido que se propagan por los cables de neutro y sistemas de puesta a tierra de los circuitos eléctricos, que tiene por objetivo transformarse en una impedancia muy baja para las armónicas triplen y que mediante su conexionado - sistema de rectificación y compensación de flujo - sea capaz de reinyectar las corrientes armónicas al momento de conectarse a las cargas, disminuyendo el consumo de red.
DESCRIPCIÓN DEL ARTE PREVIO
Los sistemas eléctricos conocían sólo tres tipos de cargas; las Inductivas, las Capacitivas y las Resistivas, las cuales responden linealmente a una excitación sinusoidal, con la particularidad de adelantar o atrasar, en 90°, dependiendo de su condición capacitiva ó inductiva, la señal de corriente consumida por dichas cargas y que para el caso de las cargas resistivas, éstas actúan sólo afectando la amplitud de la sinusoidal, sin afectar su desplazamiento angular!
Con la incorporación de-, 1 Electrónica de Potencia los sistemas eléctricos, se detectó un nuevo comportamiento en la corriente, y es que ésta cambió no solo su ángulo de desplazamiento, sino que además, su forma de onda se vio absolutamente afectado. A este fenómeno se le llama "Distorsión Armónica".
Una carga es considerada No Lineal si su impedancia cambia junto con el voltaje aplicado, es decir que á medida que la amplitud del voltaje cambia, la impedancia de la carga toma distintos valóreselos que se repiten periódicamente:
Estos cambios traen como consecuencia, que la corriente no sea sinusoidal, aún cuando el voltaje aplicado lo sea.
Estas corrientes no sinusoidales contienen corrientes armónicas que interactúan con el resto del sistema eléctrico, y que generan voltajes distorsionados que pueden afectar las barras de distribución del sistema y los equipos conectados a ellas.
Con los cambios de tecnología de hoy y la proliferación del uso de la electrónica, el control automático, los sistemas digitales, entre otros, los problemas con la distorsión armónica han crecido en forma insospechada debido a los tipos de cargas no lineales que existen. Estos síntomas ya no sólo se ven en la industria, sino que en todo lugar, así como el comercio, clínicas, malls y edificios.
Una de las más comunes cargas no lineales son las Fuentes de Poder (Switching Power Supply), Cicloconversores, Rectificadores, Controladores, Variadores de Frecuencia, Computadores, Equipos de Iluminación con encendido electrónico, etc., pero para efectos prácticos se dividirán las cargas no Lineales en dos tipos: a) Las Cargas generadoras de Armónicas de Secuencia Cero (Zero Sequence), son aquellas que consumen corrientes no sinusoidales que generan armónicas que obedecen a la siguiente fórmula:
N° armónica = (6n - 3), donde n va de i a infinito. O sea, se tendrán las siguientes armónicas: 3, 9, 15, 21 , 27, 33, 39, 45,... b) Cargas generadoras de Armónicas de Pulsos, son aquellas cargas que funcionan en base a pulsos, y que consumen corrientes no sinusoidales que generan armónicas que obedecen a la siguiente fórmula:
N° armónica = (k*n + 1),
donde n es el numero de pulsos de la carga (puede ser 6 pulsos o 12 pulsos) y k es una constante de ciclo que va de 1 a infinito. O sea, para un VDF de 6 pulsos, tendremos las siguientes armónicas: 5, 7, 11 , 13, 17, 19, 23, 25, 29, 31 , 35, 37, 41 , 43, 47, 49,... Los fabricantes de variadores de frecuencia de motores de inducción explican cómo estos equipos mejoran la eficiencia de las máquinas permitiendo variar la velocidad de funcionamiento según las necesidades de la aplicación, pero advierten que éstos producen armónicos de orden 5, 7, 11 y 13.
Los balastos electrónicos también se presentan como una importante mejora, tanto para la eficiencia como para la vida útil del equipo. Sólo tienen el pequeño problema del aumento en contenido de armónicos.
Equipos como hornos de arco, cargadores de baterías, y SAIs, son también productores de armónicos. Pero los mayores causantes de problemas son grupos de pequeñas cargas electrónicas 'monofásicas, como ordenadores, impresoras, fotocopiadoras, faxes, etc., conectadas entre fase y neutro generalmente en un sistema triángulo-estrella 380/220. En 1994 el porcentaje de cargas no lineales era de un 15%, para el 2010 se ha estimado en un 75%.
Los problemas que generan las cargas no lineales dicen relación con el Factor de Potencia, el cual es medido como la relación entre la Potencia Activa "P" (Watts) sobre la Potencia Aparente "S" (VA) consumida por el sistema. Esto, tradicionalmente para cargas convencionales, estaba igualado a la relación de desplazamiento del voltaje y la corriente (eos φ) debido a la simplificación de la formula de las potencias. Pero ahora, existe una energía que se ocupa para suministrar las corrientes armónicas que el sistema demanda. Esta nueva potencia se denomina "D" (VAd), donde la relación del Factor de Potencia se ve afectado por la componente D.
Otro problema que generan las cargas no lineales dice relación a los sistemas por pérdidas y corrientes por el neutro. Muchos sistemas eléctricos pueden acomodarse a ciertos niveles bajos de Distorsión Armónica (THD, sus siglas en ingles), y gracias a eso existen niveles recomendados para la distorsión
del voltaje (THD-V < 5%) y la corriente (THD-I < 8%), estas recomendaciones se sugieren sean seguidas para evitar problemas en sus sistemas.
Los problemas más comunes son:
• Calentamiento de los Transformadores debido a la circulación de Corrientes armónicas por sus devanados.
• Sobrecarga de los circuitos, lo que aumenta las perdidas del sistema.
• Disminución de la vida útil de los Condensadores.
• Resonancia en el sistema debido a la circulación de Armónicos.
• Vibración en los motores y desgaste en sus rodamientos, · Pérdida de información en los equipos informáticos.
• Operaciones erráticas de equipos de control y protección.
Pero sin duda, el mayor problema que generan las armónicas de Secuencia Cero (y que a eso deben su nombre), es que circulan por los neutros de los sistemas, generando los problemas que eso significa: ruido, pérdidas, calentamiento, voltaje residual, operación de protecciones, levantamiento del potencial de los neutros con respecto a tierra, torque contrario en los motores y riesgo de accidente o siniestro con la interacción del personal ya que estas corrientes circulan por los sistemas de puesta a tierra.
Como en cualquier problema la mejor solución para evitar un efecto no es mitigarlo, sino eliminar la causa que lo produce. Sin embargo, actualmente los sistemas más empleados para mitigar el efecto de las armónicas son los filtros pasivos, los más populares, construidos en base a condensadores e inductancias ajustados para bloquear o absorber determinados armónicos. Las aplicaciones en que son empleados deben estudiarse con cuidado para asegurar su compatibilidad con el resto del sistema. Pueden llegar a ser excesivamente voluminosos y crear efectos indeseables como transitorios y resonancias; los filtros activos, con sofisticados sistemas electrónicos empiezan a hacer su
aparición en el mercado, pero son costosos, delicados y no gozan de una total aceptación. También existen aplicaciones con algunos tipos de conexión de transformadores, como por ejemplo los transformadores triángulo-estrella, ya que las corrientes "triplen" (o Secuencia Cero) se suman en el conductor neutro, junto con las corrientes residuales, pero esto genera el problema de que en el primario, los "triplen" de las cargas desequilibradas salen por los conductores y los de las cargas equilibradas quedan atrapados en los bobinados del triángulo. Aunque esto podría utilizarse para eliminar los "triplen" equilibrados en el lado primario, solo es válido en determinadas aplicaciones por los problemas que genera la recirculación por el triángulo de dichas corrientes (aumento considerable de las perdidas del transformador y sobrecalentamiento de los equipos). Los transformadores con secundario en zig-zag están formados por seis devanados iguales, dos por fase. Esta disposición desvía los "triplen" del neutro a los conductores de fase; los transformadores de múltiples salidas, por ejemplo transformador de doble salida se construyen con. dos devanados secundarios desfasados entre sí 30 grados. El primario conectado en triángulo bloquea los "triplen" de cargas equilibradas. Los secundarios compensan sobre todo los armónicos de orden 5, 7, 11 ; 19. Otra posible configuración son los de cuádruple salida en la que los dévanados están desfasados entre sí 15 grados. El primario como siempre bloque los "triplen" y el secundario los de orden 5, 7, 11 , 13, 17, 19, 29 y 31.
Para que sea máxima la atenuación de estos armónicos, las cargas no lineales conectadas en cada salida deben ser idénticas. Por ello en estas aplicaciones se suele monitorizar las salidas de los distintos circuitos. Sin embargo, no es recomendable, por ejemplo, un transformador de doble estrella cargado con tres armarios de salida porque las medidas no reflejan si los secundarios están equilibrados. .„ , . ...„.
El documento de patente de invención GB 1254425 de fecha 24/11/1971 , de Denis Andrew Craddock, titulado "Improved Static Rectifier System", describe un sistema transformador rectificador polifásico estático, que persigue minimizar dos desventajas de los sistemas rectificadores estáticos convencionales, la primera es la corriente de carga no sinusoidal de la fuente de corriente alterna, y
el voltaje de ripple que aparece en la salida de corriente continua. El transformador comprende un sistema electromagnético axialmente simétrico que tiene devanados primarios polifásicos conectados a una fuente de corriente alterna, graduados y conectados a un estator o a un motor de inducción para producir una rotación constante del campo magnético sinusoidalmente distribuido en el espacio para cortar el sistema de devanados secundarios del transformador, que comprende una pluralidad de devanados iguales conectados en una formación anillo y conectados a los rectificadores para producir la salida de corriente continua y de este modo asegurar que la potencia tomada de cada fase de la fuente de corriente alterna es siempre proporcional al cuadrado del voltaje de dicha fase.
El documento de patente de invención US 6.043.569, de fecha 28/03/2000, del inventor Gregory N. C. Ferguson, titulado "Zero phase sequence current filter apparatus and method for connection to the load end of six or four-wire branch circuits", describe un filtro para corriente de Secuencia Cero, utilizando el método zig-zag de los devanados del transformador. Esto no nos garantiza una adecuada mitigación en sistemas desequilibrados
El documento de patente CL 47.154, de fecha 13 de abril de 2007, del inventor Luis Veloso, titulado "Dispositivo y Transformador mitigador de corrientes armónicas para sistemas eléctricos desbalanceádos", nos muestra una bobina trifásica con núcleo doble ventana que absorbe la corriente y anula los flujos en tres piernas independientes compensando el desbalance, pero generando inducción mutua con un flujo de dispersión considerable que logra una eficiencia de sólo un 65% de absorción, a su vez genera un consumo en el semiciclo positivo que equivale a una carga inductiva conectada a la red.
Sin embargo ninguno de los documentos del arte previo es una Reactancia Monofásica, interconectada a través de "una" pierna única que suma la totalidad de los flujos generando un único flujo resultante igual a "cero". A su vez, este reactor es alimentado a través de un circuito de diodos que impiden la inyección de corrientes de semiciclo positivo, eliminando el efecto de carga inductiva desde la red. Con este efecto monopolar, logramos un poder de absorción cercano al
95% si tener flujo de dispersión y reducimos el efecto de carga inductiva al 50%, logrando, a diferencia de los demás, "re-inyectar la misma corriente armónica que absorbemos de la carga" trayendo como consecuencia la disminución del consumo de corriente "rms" desde la red. A diferencia de otras similares aplicaciones trifásicas, los flujos se atenúan en una misma reluctancia equivalente que evita pérdidas por dispersión, haciendo la cancelación de los flujos más eficiente y la magnetización de los núcleos monofásicos ocurre con la mitad de la energía y las corrientes de secuencia cero.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 muestra un esquema de la estructura física de la Bobina de
Abducción o Protección de Armónicas Residuales de la presente invención.
La figura 2 muestra un circuito electromagnético equivalente de la unión de los núcleos monofásicos con el sistema de rectificación de media onda para el semiciclo positivo. La figura 3 muestra la circulación de la corriente reinyectada durante la ausencia de una de las fases. "
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE UNA REALIZACIÓN PREFERIDA
De acuerdo a las figura 1 a 3, la invención de reactor de inducción electromagnético, el cual consiste en un dispositivo híbrido de re-inyección monofásico de armónicos de secuencia cero para sistemas de alumbrado, que comprende: al menos tres núcleos monofásicos de acero silicoso de grano orientado (1), armado de chapas (2) para lograr disminuir las perdidas por corrientes parásitas; devanados de aluminio o cobre (3) aislado según la corriente que reinyectara y circulará por dichos devanados (3) fabricado de alambres multifilares para disminuir las perdidas en las bobinas (3), terminales (4) en horneras (5) adecuadas para cada valor de corriente, conexión a un sistema de rectificación mediante dispositivos de Diodos (6) interconectados a cada fase (7), (8) y (9) generando un rectificador de medio puente con polaridad contraria al semiciclo positivo, para evitar la circulación de corrientes inductivas en sentido
contrario al flujo magnético de las armónicas de secuencia cero, además, estos puntos de conexión se identifican con las fases y el neutro del sistema, al dispositivo medidor de energía (10) que contabiliza la corriente reinyectada por dicho dispositivo y un gabinete metálico tipo Tower computacional (no ilustrado) con ventilación forzada y celosía, adecuada para el flujo térmico que se quiera evacuar y con un sistema de medición electrónico mediante transformadores de corriente tipo toroide (11) para medir y controlar la corriente reinyectada al sistema.
La protección de armónicos residuales de la presente invención, es básicamente un reactor electromagnético monofásico rectificado (dispositivo de la invención), tiene por objetivo transformarse en una impedancia muy baja para las armónicas triplen, y que mediante su conexionado, sistema de rectificación y compensación de flujo, capaz de re-inyectar las corrientes armónicas al momento de conectarse a las cargas, disminuyendo el consumo de la red. A su vez, es capaz de suministrar energía a las cargas monofásicas durante la ausencia de una o dos fases del sistema trifásico, absorbiendo la energía desde la o las fases presentes, canalizándolas a través del núcleo monofásico que alimenta las cargas sin energía.
Como lo muestra lá figura 3, se ve el circuito equivalente electromagnético de cada sistema monofásico interactuando en conjunto para absorber las corrientes y re-inyectarlas por el sistema, rectificado.
La abducción electromagnética de las fases ocurre en una única pierna central (12) del núcleo (13) compuesta por tres reluctancias monofásicas (14), (15), y (16) donde los flujos de secuencia cero (17) y (18) y cada semiciclo negativo de la señal fundamental de corriente son contrapuestos en una misma pierna central (12) que permite que la inducción mutua de las fases se anule, generando un cortocircuito electromagnético de media onda. Este principio de inducción mutua esta basado en la Ley de Faraday.
Al realizar el conexionado multifilar contrapuesto de cada semiciclo de fase a través de los tres núcleos monofásicos (13), (19) y (20) se hará independiente la compensación de corriente de cada fase (una de la otra), lo que nos permitirá
compensar el consumo de corriente en una fase que en caso de falla deje de recibir energía directa de la fuente. Esta compensación se hará aumentando el consumo de energía de las fases presentes (21) y (22) proporcionalmente al consumo de energía de la fase ausente (figura 3).
Para demostrar los efectos señalados, se presenta la siguiente tabla con los siguientes ensayos realizados:
Tabla N° 1: Sistema trifásico No lineal, 10 KVA, 380 Volts L-L, 220 Volts L-N.
THD: Distorsión Armónica
THD-I: Distorsión Armónica dé la corriente.
' La tabla N° 1 muestra cuatro ensayos diferentes, dos con cargas equilibradas con y sin el dispositivo de la invención conectado, y dos con cargas desequilibradas icón y sin él dispositivo de la invención conectado. Se puede apreciar la magnitud dé la corriente de Neutro cuando se conecta el PAR, el cual aumenta su capacidad de absorción á medida que se desequilibran mas las
fases. Esto muestra que la operación del equipo es mas eficiente en sistemas mas contaminados y desequilibrados.
De acuerdo a la figura 3 se muestra el circuito equivalente de un ensayo de perdida de fase cuyos valores se muestran en la tabla N° 2:
Tabla N° 2: Sistema trifásico No lineal, con ausencia de una fase en 380
Volts L-L, 220 Volts L-N.
THD: Distorsión Armónica
THD-I: Distorsión Armónica de la corriente.
La tabla N° 2 muéstra los valores obtenidos en los ensayos similares al caso anterior, pero con la ausencia de la fase T. Se aprecia que el PAR absorbe la diferencia de corriente y la reinyecta a la fase ausente, aumentando el consumo de las fases presentes y solo envía hacia la fuente la diferencia de corriente del
desbalance de la señal fundamental de corriente, la corriente de secuencia cero se queda en el equipo y se realimentan las cargas. '
Claims
1. - Reactor de inducción electromagnético monofásico rectificado, que absorbe corrientes residuales arrojadas por los sistemas de alumbrado y de electrónica de estado sólido que se propagan por los cables de neutro y sistemas de puesta a tierra de los circuitos eléctricos, de protección de armónicos residuales de secuencia cero de compensación monofásica de señal rectificada, para el uso en sistemas monofásicos o polifásicos desbalanceados con cargas no lineales, capaz de reinyectar las corrientes armónicas al momento de conectarse a las cargas, disminuyendo el consumo de la red y de suministrar energía a las cargas monofásicas durante la ausencia de una o dos fases del sistema trifásico, absorbiendo la energía desde la o las fases presentes, canalizándolas a través del núcleo monofásico que alimenta las cargas sin energía, CARACTERIZADO porque comprende tres núcleos monofásicos de acero silicoso de grano orientado; tres devanados de cobre multifilar aislado según la potencia o corriente que circula por dichos devánados, con salidas hacia un rectificador de medio puente que inyecta corrientes a las fases; a su vez, los flujos de dichos núcleos monofásicos se contraponen en una única pierna central anulando el flujo resultante para generar una impedancia mínima, pero de contraposición no exacta, de forma de no aniquilar la secuencia cero, sino de reinyectárla a través de las fases, absorbiendo la corriente de neutro y balanceando las componentes armónicas de secuencia cero desde la fuente hacia la carga; posee terminales en bornerás adecuadas para cada valor de corriente; y un gabinete metálico con ventilación forzada y celosía, adecuada para el flujo térmico que sé quiera evacuar, provisto con un sistema de medición electrónico mediante transformadores de corriente tipo toroide, para medir y controlar la corriente reinyectada al sistema.
2. - Reactor de inducción electromagnético monofásico rectificado, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque la inducción electromagnética de las fases ocurre en una única pierna central del núcleo compuesta por tres reluctancias monofásicas, donde los flujos de secuencia cero y cada semiciclo negativo de la señal fundamental de corriente son contrapuestos en una misma pierna central, que permite que la inducción mutua de las fases se anule, generando un cortocircuito electromagnético de media onda.
3. - Reactor de inducción electromagnético monofásico rectificado, según las reivindicaciones 1 y 2, CARACTERIZADO porque los devanados de cobre multifilar conexionados contrapuestos de cada semiciclo de fase a través de los tres núcleos monofásicos, se hará independiente la compensación de corriente de cada fase (una de la otra), lo que permitirá compensar el consumo de corriente en una fase que en caso de falla deje de recibir energía directa de la fuente; esta compensación se hará aumentando el consumo de energía de las fases presentes proporcionalmente al consumo de energía de la fase ausente.
4. - Reactor de inducción electromagnético monofásico rectificado, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque utiliza el semi-ciclo negativo para magnetizar los núcleos monofásicos y operar en sistemas polifásicos en forma independiente; absorbe las armónicas de secuencia cero y no las anula, sino las reinyecta a las respectivas cargas; lo que permite suministrar energía desde el neutro cuando se ausenta una de las fases desde la red, así como también permite su operación en un sistema monofásico.
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| PCT/CL2012/000006 WO2013120218A1 (es) | 2012-02-13 | 2012-02-13 | Reactor de inducción electromagnético monofásico rectificado |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018018169A1 (es) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | Luis Alejandro Veloso Arancibia | Dispositivo que absorbe armónicos de secuencia cero en redes de distribución de electricidad de baja tensión |
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2012
- 2012-02-13 WO PCT/CL2012/000006 patent/WO2013120218A1/es active Application Filing
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