martes, 2 de abril de 2013

Estabilizadores de voltaje

INTRODUCCION 
La red de distribución de baja tensión presentaría, en ausencia de usuarios (carga), una onda de tensión de calidad que solo se vería perturbada ocasionalmente, por fallas en las líneas y centros de transformación, maniobras y descargas eléctricas atmosféricas principalmente. 



Los usuarios al conectar cargas de diversos tipos y magnitudes someten  a la red a la influencia de éstas que puedan alterar la onda de tensión con caídas permanentes o transitorias excesivas, sobrecorrientes en las partidas y sobretensiones en las paradas e inyección de armónicas, entre otras perturbaciones.

Si bien puede que los equipos particulares de una instalación operen correctamente, las alteraciones o anomalías que estos producen pueden afectar o dañar los consumos y cargas de una instalación vecina conectada al mismo alimentador o empalme. Por lo cual cada usuario debería evaluar las características de la energía de alimentación requerida para sus consumos, protegiéndose de acuerdo con los requerimientos particulares de su carga crítica.

Además las cargas pueden averiarse por consumos anómalos cortocircuitos externos que deben ser aislados de su sistema de alimentación.

Las perturbaciones de red de corriente eléctrica pueden clasificarse por la permanencia de su origen en dos categorías:

  • Perturbaciones aleatorias
Son "fenómenos aleatorios pasajeros que tienen su origen en los elementos que constituyen la red, líneas, transformadores, cables, etc. o en la propia instalación del abonado. La consecuencia típica de estas perturbaciones es la de provocar una caída de tensión transitoria y en ocasiones un corte más o menos prolongado en determinadas zonas de la red".
  • Perturbaciones estacionarias
Son "fenómenos de carácter permanente, o que se extiende a lapsos de tiempo bien definido. Estas perturbaciones tienen, en su mayoría, origen en el funcionamiento de ciertos equipos localizados normalmente en la instalación del abonado".

La calidad es decir, la constancia de sus características y aproximación a los valores nominales de la red y su seguridad de funcionamiento son muy variables de un país a otro y aún dentro de un mismo país o región, por lo cual una adecuada protección diferirá de un punto a otro.

 

ESTABILlZADORES DE VOLTAJE Y ACONDICIONADORES DE LINEA
Los estabilizadores de tensión son equipos cuya función es mantener un voltaje de salida estable mientras la tensión de entrada este dentro del rango de trabajo de la unidad, generalmente V. nominal +/- 15%. Para aumentar el nivel de protección hacia la carga, algunos equipos incorporan elementos adicionales tales como, protección de sobre/bajo voltaje de salida, filtro de línea o Supresor de transientes (transitorios), los cuales permiten reducir o eliminar otras anomalías o interferencias de las redes eléctricas comerciales.

En situaciones donde el potencial entre Neutro y Tierra es elevado o existe un nivel muy alto de interferencias (ruido o transitorios), se les incorpora un transformador de Aislamiento de relación 1:1 con blindaje conectado a tierra (pantalla), transformándose el equipo en un Acondicionador de Línea, asegurando una alimentación limpia y estable necesaria en cualquier proceso sensible.

 

TIPOS DE ESTABILIZADORES.
De acuerdo con la tecnología empleada para la regulación de la tensión, existen distintos tipos de Estabilizadores:

  • Servo Electrónico: Son equipos clásicos y robustos formados por un autotransformador variable (tipo variac) con una toma de salida deslizable sobre el devanado mediante un carbón motorizado y controlado por un circuito electrónico que mantiene constante la tensión de salida. Por sus características de construcción ofrecen gran precisión en la tensión de salida, típico +/- 1% además de soportar sobrecargas y corrientes de partidas elevadas en la carga.
  • Electrónicos: Son equipos que basan su principio de operación en un autotransformador con tomas múltiples conectadas cada una a un SCR o Triac, los cuales operan como conmutador estático controlados por una electrónica que selecciona el semiconductor adecuado para mantener la regulación deseada. Por ser equipos 100% de estado sólido presentan excelente tiempo de respuesta frente a variaciones de bruscas de tensión en la entrada o cambios de carga.
  • Ferroresonante: Llamados así porque establecen una resonancia entre un condensador y una bobina en paralelo obtenida por saturación del entre hierro de un transformador. La capacidad del condensador permite además a estos equipos eliminar microcortes y ruido eléctrico. Por su construcción la salida está galvánicamente aislada de la entrada, lo que otorga excelente prestaciones para atenuar interferencias de la línea de alimentación.
  • Estabilizador a Relé: Su principio de operación es similar a los equipos electrónicos pero en los cuales la conmutación (regulación) se efectúa por medio de un Relé con lo cual se producen microcortes de hasta 10 ms. en cada paso de regulación. Se emplean para aplicaciones donde no se requiere mucha precisión ni velocidad de respuesta. 




DISTURBIOS ELECTRICOS, CAUSAS, SINTOMAS y SOLUCIONES

1. BAJOVOLTAJE (sags). Es un problema de REGULACION, tiempo de duración mayor a 0.15 seg.

  • CAUSAS: Se originan en cortocircuito, voltajes, insuficiente y racionamiento eléctrico (brown-outs), también al momento de conectar una carga muy grande en un circuito tales como motores y elevadores, cambios en la fuente de abastecimiento de energía.
  • SINTOMAS: Daños en los equipos, pérdida de datos e información.
  • SOLUCION: Reguladores de voltaje, U.P.S.

2. SOBREVOLTAJE (Surges and swells). Es un problema de REGULACION, tiempo de duración mayor a 0.15 seg.

  • CAUSAS: se origina en, cortocircuito, voltajes permanentemente altos y como resultado de una rápida reducción en la carga asociada a un circuito tales como el encendido de motores y elevadores, cambios de abastecimiento de energía.
  • SINTOMAS: Equipo dañado, pérdida de datos e información.
  • SOLUCION: Reguladores de voltaje, D.P.S.

3. TRANSITORIOS (transient) y Picos (spike). Son subidas de tensión breves y fuertes, generalmente con una duración no mayor de uno o dos ciclos, < 0.016 seg. Los transitorios son más peligrosos que los picos porque llevan más energía y duran más tiempo.

  • CAUSAS: Descargas atmosféricas, cambios de abastecimiento de energía, funcionamiento de motores y elevadores.
  • SINTOMAS: Corrupción en los datos, errores de procesamiento, errores en la transferencia de datos, pérdidas de datos e información. Ocasiona daños en los equipos, afecta teclados, ratones, monitores y en general la electrónica de la máquina.
  • SOLUCION: supresores de picos.

4. APAGONES (outage or blackout). Falta de electricidad, técnicamente se describe como la ausencia de electricidad por un tiempo de medio ciclo o más.
 

  • CAUSAS: Falta de generación o transformación de energía, sobrecarga en la línea (fusibles y disyuntores), accidentes, fallas en los equipos.
  • SINTOMAS: Fusibles quemados, disyuntores disparados, desconexión de equipo, pérdida de información, caídas abruptas de redes, daños en las bases de datos y en las aplicaciones.    
  • SOLUCION: Generadores, UPS, plantas eléctricas.

5. RUIDO (noise). Los de RFI (radio frecuency interferency) y EMI (electro magnetic interference) transmitidos por la línea AC, también el que se da entre neutro y tierra.

  • CAUSAS: La operación normal de las computadoras, señales de radio "RFI" , televisión y microonda. Campos electromagnéticos "EMI", equipo de soldadura, acondicionadores de aire, calentadores.
  • SINTOMAS: Transmisión incorrecta de los datos, nieve en monitores, errores de monitor e impresora, bloqueo de teclados, caída de programas y aplicaciones, corrupción de los datos en discos duros, daños en la fuente de poder de las computadoras.
  • SOLUCIONES: transformadores aisladores, filtros de línea, pantallas de protección aterrizadas.

6. DISTORCION DE LA ONDA (waveform distortion). La más común son LAS ARMONICAS, que es una distorsión de voltaje y son múltiplos naturales de la onda fundamental (60 Hz), la quinta y la sétima son las más comunes.

  • CAUSAS: Cargas lineales, generadores de respaldo, cambios de abastecimiento de energía, Motores de varias velocidades, balastros.
  • SINTOMAS: Errores en la transmisión de datos, equipo dañado, alta corriente en el neutro.
  • SOLUCION: Aumentar el tamaño del transformador, usar transformadores de aislamiento (de factor "K") que tienen mayor contenido de cobre, los hay factor 1, 4, 9,13,19 etc., filtros (capacitores) de línea.

7. VARIACION DE FRECUENCIA (frecuency variations). Desviación de la onda senoidal.

  • CAUSAS: Se originan en generadores de respaldo (plantas); raramente en el suministro normal de energía, muchas UPS no pueden manejar problemas de frecuencia.
  • SINTOMAS: Puede causar caídas y daños severos en los equipos.
  • SOLUCION: Uso de UPS de doble conversión.

8. TIERRA FISICA ( grounding conductor). Aunque en si no constituye un disturbio eléctrico es decir propio de la calidad de energía, si es un elemento de gran importancia de análisis independiente, los objetos de la misma son la PROTECCION y el RENDIMIENTO de los equipos.

  • CAUSAS: Diferencia de potencial de tierras, tierra defectuosa, tierra insuficiente, falta de tierra. La instalación de varias tierras en un circuito ocasiona diferencias de potencial en esos puntos y lasos de corriente a través de los mismos y de los equipos. La ausencia total de la misma pone en peligro la integridad de la vida de los usuarios, de los equipos lineales, la infraestructura y los equipos no lineales así como la información en ellos contenida.
  • SINTOMAS: Errores de lectura/escritura en discos, errores en el funcionamiento general de los equipos computacionales.
  • SOLUCION: Tierra de seguridad y mejoradores de tierra.
Nota: Al neutro se le conoce en inglés como (grounding circuit conductor).

PORCENTAJES DE OCURRENCIA DE LOS DISTURBIOS ELECTRICOS EN LAS INSTALACIONES DE EDIFICIOS.



BAJOVOLTAJE (SAGS) ----- 66%     ,,-
SOBREVOLTAJE (SURGES) ----- 11%    
PICOS Y TRANSCIENTES ----- 8,5%    
APAGON (OUTAGES) ----- 6,3%    
RUIDO (NOISE) ----- 4,2%    
DISTORCION DE LA ONDA ----- 2,1%    
VARIACION DE FRECUENCIA  ----- 1,9%      



Espero haber ayudado en algo. Hasta la próxima oportunidad!

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