Reducción del THDi de entrada del 128 % hasta los límites de cumplimiento estándar con reactores de CA.

Los variadores de frecuencia estándar de seis pulsos generan una distorsión armónica total de la corriente de entrada superior al 120 % cuando están conectados a redes eléctricas de baja impedancia (redes «rígidas»). La instalación de reactancias de CA equilibradas introduce una reactancia inductiva que suaviza los picos bruscos de corriente, reduciendo la distorsión armónica total por debajo del 35 % durante el funcionamiento nominal del motor.

Perfil de distorsión base sin impedancia de línea
Un rectificador de seis pulsos conectado directamente a una subestación de baja impedancia presenta un factor de cresta de corriente cercano a 3,2. Sin una impedancia en la entrada, los picos de corriente armónica alcanzan una distorsión armónica total de corriente (THDi) del 128 % a plena carga térmica, lo que somete a esfuerzos a los equipos de conmutación situados aguas arriba y provoca disparos intempestivos de los dispositivos de protección.

La incorporación de una reactancia de línea en el lado de la alimentación introduce una inductancia en serie controlada. Esta impedancia limita la velocidad de aumento de la corriente durante los intervalos de conducción de los diodos, reduciendo la distorsión total de la corriente del 128 % al 32 % con una carga del motor del 80 %.

Parámetros de referencia cuantificados según las condiciones de funcionamiento
La mitigación de armónicos depende de diversos parámetros eléctricos, como la relación de cortocircuito, la carga de la rama y los valores nominales porcentuales. Tres escenarios operativos específicos demuestran el rendimiento de una reactancia de CA en sistemas con variadores conectados a redes industriales estándar de 400 voltios:

Una unidad con una impedancia del 3 % reduce la THDi del 128 % a aproximadamente el 44 % a plena carga, con una relación de cortocircuito de 20. Esto disminuye la amplitud de los picos de corriente, manteniendo al mismo tiempo la caída de tensión en las bobinas por debajo del 3 % de la tensión nominal de la línea.

Una unidad con una impedancia del 5 % reduce la distorsión de entrada del 128 % al 29 % cuando se utiliza en ramas de red equilibradas. Esta configuración permite cumplir con la norma IEEE 519 en el punto de acoplamiento común, sin necesidad de costosos filtros armónicos activos.

Con una carga parcial del motor del 50 %, la impedancia inductiva eleva el factor de potencia de entrada de 0,72 a 0,88. Aunque la eficiencia del rectificador disminuye con cargas más ligeras, la reactancia inductiva evita que los armónicos de quinto y séptimo orden se propaguen hacia las barras de distribución compartidas de la planta.

Arquitectura de protección integral
Filtrado en el lado de la alimentación frente al lado de la carga
Mientras que las reactancias de entrada abordan las distorsiones provenientes de la red, una reactancia de salida de CA mitiga los tiempos de subida bruscos de la tensión en los conductores que alimentan el motor. La instalación de ambos dispositivos protege los diodos rectificadores contra sobretensiones de la red eléctrica, a la vez que protege los devanados del estator del motor contra la ruptura del aislamiento causada por reflexiones de pulsos de alta frecuencia.

Un análisis cuantitativo de campo confirma que la integración de la reactancia inductiva adecuada permite que los sistemas de potencia distorsionados cumplan con la normativa. Estas instalaciones eliminan las sanciones de la red eléctrica, prolongan la vida útil de los equipos y previenen el sobrecalentamiento térmico en los transformadores de distribución, sin incurrir en los altos costos de los sistemas de filtración complejos.