Calculo Del Conductor Neutro

Scientia et Technica Año IX, No 22, Octubre 2003. UTP. ISSN 0122-1701

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ARMÓNICOS Y PROBLEMAS DE “POWER QUALITY” EN EL CONDUCTOR DE NEUTRO DE SISTEMAS TRIFÁSICOS
RESUMEN En este documento, se presentan algunos conceptos fundamentales para estimar la corriente en el conductor de neutro generada por cargas no lineales. Se muestran además algunos problemas y características de las corrientesarmónicas en el neutro. Finalmente se analizan algunas medidas realizadas en dos centros de cómputo y en una instalación comercial. PALABRAS CLAVES: Carga no lineal, conductor de neutro, armónicos. ABSTRACT This paper presents some fundamental concepts to estimate the current in the neutral conductor generated by non-lineal loads. Harmonic current characteristics and associated problems in theneutral are also shown. Finally some measurements on two computer-centers and on a commercial building are reported and analyzed. KEYWORDS: Non-lineal loads, neutral conductor, harmonics.. 1. INTRODUCCIÓN En sistemas trifásicos de cuatro hilos, se espera que la corriente en el conductor de neutro sea inferior al 20% de la corriente de fase, si las cargas son razonablemente balanceadas. Sin embargo,la corriente en el neutro se puede incrementar debido al desbalance de cargas y la proliferación de equipos tales como: computadoras personales, impresoras, fax y en general, equipos electrónicos con fuentes monofásicas conmutadas. El problema de la corriente en el neutro ha sido bastante estudiado en la literatura técnica. Los resultados de un estudio en U.S [1], mostraron que en el 22.6% de lossitos analizados (centros de cómputo), la corriente en el conductor de neutro excedía la corriente nominal del conductor de fase. Han sido reportados problemas de incendios por sobrecarga del conductor de neutro [2]. En este documento se analizan los problemas más comunes producidos por la corriente del neutro, tales como: la sobrecarga en dicho conductor, incremento del ruido en modo común(tensión neutro-tierra), distorsión de tensión y corriente, factor de diversidad y atenuación. Se presentan además medidas en dos centros de cómputo y en una instalación comercial. 2. CARACTERÍSTICAS DE LA CORRIENTE EN EL NEUTRO Las características de la corriente en el neutro dependen básicamente del tipo de carga y la calidad de la potencia del circuito de alimentación. Las formas de onda de corrienteque se pueden identificar en el neutro son: 2.1 Tipo I -Forma de onda debida a circuito balanceado Las componentes armónicas de esta forma de onda corresponden a los armónicos de secuencia cero (3, 9, 15,...) únicamente. En el sistema trifásico balanceado, la corriente en el neutro está dada por la sumatoria de las corrientes de las tres fases. Si IA(t), IB(t) e IC(t) son las corrientes de la faseA, B y C respectivamente, la corriente en el neutro In(t), está dada por la ecuación (5).

DIEGO R. CADAVID C. Ingeniero Electricista. Profesor Auxiliar Universidad de Antioquia dcadavid@udea.edu.co LUIS FERNANDO GALLEGO B. Ingeniero Electricista. Profesor Titular Universidad de Antioquia lgallego@udea.edu.co

I A (t ) = ∑ I n sen(nwt + Φ n )
I B (t ) = ∑ I n sen( n ( wt −
I C (t ) = ∑ I nsen( n ( wt −

(1) (2) (3) (4) (5)

2π ) + Φn) 3 4π
3 ) + Φn)

In(t ) = I A (t ) + I B (t ) + I C (t )
In(t ) = ∑ 3 ⋅ I 6 k +3 sen((6k + 3) wt + Φ 6 k +3 )

Donde: n =1, 3, 5... es el orden del armónico y k=0, 1, 2,.... La ecuación 5, muestra que la corriente en el neutro bajo condiciones balanceadas, es producida por las componentes de secuencia cero (3, 9, 15,...) de las corrientes defase. Si la carga es lineal, la corriente en el neutro es cero. 2.2 Tipo II – Forma de onda debida a un circuito desbalanceado La corriente en el neutro de este tipo es causada por el desbalance de carga y a las componentes de secuencia cero. Si la carga es lineal, la corriente en el neutro sólo tiene la componente fundamental. Si la carga es no

Fecha de Recibo: 22 Agosto de 2003 Fecha de...