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Hernan
Escarria, PTI – Santiago de Chile 2012
Transformadores para aplicaciones especiales
Presencia de Armonicos Factor K
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Cargas no lineales
Influencia en los transformadores

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Las cargas no lineales son todas aquellas que generan
corrientes no sinusoidales, es decir, corrientes que además de
la componente fundamental tienen otras que son múltiplos
enteros de la fundamental y que se conocen como armónicos.
Cargas no lineales

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Este tipo de cargas ha
existido en los sistemas
eléctricos desde el principio,
principalmente eran de tipo
magnético, como las
corrientes de excitación de
los transformadores y los
balastos magnéticos de
luminarias tipo fluorescente.
Su influencia en el sistema
eléctrico era escasa.
Cargas no lineales

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La aparición de la electrónica
ha mejorado mucho las
propiedades de los productos
pero ha traído consigo, entre
otros problemas, la
generación de armónicos.
Cargas no lineales

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RECTIFICADORES
Cargas no lineales
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Los fabricantes de variadores de frecuencia de motores de
inducción explican como 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, 13…

El orden característico de Armónicos (h) en el lado de la línea
con relación al número de pulsos del rectificador (p) :
h= n x p ±1 (n=1,2,3... Cualquier número entero),

Un rectificador de 6 pulsos produce 6-1=5°, 6+1=7°, 12-1=11°,
12+1=13° armónicos de corriente (en el caso ideal)

Un rectificador de 12 pulsos produce 12-1=11°, 12+1=13°, 241=23° and 24+1=25° armónicos de corriente (en el caso ideal)
Cargas no lineales
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Cargas no lineales
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Cargas no lineales
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Una manera de reducir armónicos es con conexiones del
transformador

Número de pulsos se puede aumentar mediante la aplicación
de varios grupos de 6 pulsos con un desplazamiento de la
fase de las tensiones de alimentación.

30 grados de desfase se puede obtener mediante el uso de
la conexión básica de grupos de bobinas (Y y D)

Desfases distintos de 0 °, 30 ° (o múltiplos) requiere un
desfase especial. Las más comunes son las conexiones Z y
"delta extendida“

A medida que la potencia de los armónicos aumenta el
desempeño de la red se vuelve más crítico
Cargas no lineales
Influencia en los transformadores / Conexiones

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Cargas no lineales

Problemas de los armónicos.

Se observó, que a medida que aumentaban las cargas
electrónicas, los transformadores funcionaban con ruidos y un
calentamiento excesivo, e incluso que se quemaban al cabo de
uno o dos años.

Algunos se preguntaban:

¿Quizás los fabricantes de transformadores habían abaratado
costos introduciendo materiales de baja calidad?. NO. Los
transformadores eran los mismos, la causa estaba en los
armónicos.
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Cargas no lineales
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Problemas de los armónicos.

Las corrientes armónicas elevan las pérdidas adicionales en los
bobinados, barras de conexión, bridas del núcleo y paredes del
tanque principal, que pueden conducir a problemas térmicos como el
envejecimiento prematuro del transformador.
Grado de severidad depende del tipo de unidad rectificadora, de
carga y el diseño del transformador.
El diseño de los devanados debe ser capaz de soportar tensiones
mecánicas / térmicas debidas a la distribución de la temperatura más
desigual que con corriente sinusoidal única ("efecto final").
Los puntos calientes localizados se deben evitar y cada arrollamiento
necesita ser analizado por separado.
El aumento de la temperatura debido al aumento de las pérdidas a
causa de las componentes armónicas debe estar dentro de los
límites especificados para el aumento de la corriente de carga real
Transformadores en Presencia de Armonicos
NORMAS
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Definiciones de acuerdo a IEEE 519

Point of common coupling (PCC) – El PCC está definido como la
interfase entre la electrificadora (Fuente) y el cliente (Carga), vease
PCC1.

Muy a menudo, la IEEE 519 es “Mal
Empleada” y el PCC es definido dentro
de la red del cliente (vease PCC2),
donde coincide con el In-plant point of
coupling (IPC).
Utility Network
PCC 1
Substation
Transformer
MV Bus
IPC
PCC 2
Converter Input
Transformer
Other Loads
Other Loads
Converter
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Total Harmonic Distortion factor (THD) – Relación del valor RMS del
contenido de voltaje armónico al valor RMS de la componente
fundamental de voltaje ….. expresado como porcentaje de la
fundamental.
50
THD =
∑V
h=2
2
h
*100
V1
Total
Demand Distortion factor (TDD) Relación del valor RMS del contenido
de corriente armónica al valor RMS de la componente fundamental de
corriente ….. expresado como porcentaje de la fundamental.
∞
TDD =
∑I
h=2
I1
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2
h
*100

La relación ISC/IL es la relación de la corriente de cortocircuito disponible en el
punto común de acople (PCC) a la máxima corriente que damanda de carga
al correspondiente sistema.
Utility Network
PCC 1
Substation
Transformer
MV Bus
IPC
PCC 2
Converter Input
Transformer
Other Loads
Other Loads
Converter
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Voltage Distortion Limits for Utilities
Bus voltage at PCC
69kV and below
69.001 kV through 161kV
161.001kV and above
Max. individual Voltage
distortion (%)
3.0
1.5
1.0
Total Voltage distortion
THD (%)
5.0
2.5
1.5
The limits listed above should be used as system design values for the “worst case” for
normal operation (conditions lasting longer than one hour). For shorter periods, during
start-ups or unusual conditions, the limits may be exceeded by 50%.
50
THD =
∑V
h=2
V1
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2
h
*100

Current Distortion Limits for 6-pulse rectifiers
Isc/IL
<20*
20<50
50<100
100<1000
>1000
Maximum Harmonic Current Distortion in % of IL
Individual Harmonic order h
<11
11<=h<17 17<=h<23 23<=h<29 29<=h<35
4.0
2.0
1.5
0.6
0.3
7.0
3.5
2.5
1.0
0.5
10.0
4.5
4.0
1.5
0.7
12.0
5.5
5.0
2.0
1.0
15.0
7.0
6.0
2.5
1.4
TDD
5.0
8.0
12.0
15.0
20.0
Even harmonics are limited to 25% of the odd harmonic limits above
Current distortion that result in a DC-offset, e.g. half-wave converters, are not allowed
* All power generation equipment is limited to these values of current distortion, regardless
of Isc/IL
Where
Isc = maximum short-circuit current at PCC
IL = maximum demand load current (fundamental frequency component) at PCC
∞
TDD =
∑I
h=2
I1
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2
h
*100
In case that phase shift transformers or converters with pulse numbers (q)
higher than 6 are used, the limits for the characteristic harmonic orders are
increased by a factor F equal to
q
F=
6
provided that the amplitudes of the noncharacteristic orders are less than 25%
of the limits specified in the table for the 6-pulse rectifiers
Example: For a 12-pulse rectifier the characteristic harmonics (11th,13th, 23rd,
25th,…) can be increased by a factor
F = 12 = 2
6
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Current Distortion Limits for 12-pulse rectifiers
Isc/IL
<20*
20<50
50<100
100<1000
>1000
Maximum Harmonic Current Distortion in % of IL
Individual Harmonic order h
<11
11<=h<17 17<=h<23 23<=h<29 29<=h<35
1.0
2.8
0.375
0.85
0.15
1.75
4.95
0.625
1.4
0.25
2.5
6.35
1.0
2.1
0.375
3.0
7.8
1.25
2.8
0.5
3.75
9.9
1.5
3.5
0.625
TDD
5.0
8.0
12.0
15.0
20.0
Even harmonics are limited to 25% of the odd harmonic limits above
Current distortion that result in a DC-offset, e.g. half-wave converters, are not allowed
* All power generation equipment is limited to these values of current distortion, regardless
of Isc/IL
Where
Isc = maximum short-circuit current at PCC
IL = maximum demand load current (fundamental frequency component) at PCC
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Comparison: Current Distortion Limits 6-p versus 12p
Example for Isc/IL: 20<50
Max. Harmonic Current Distortion in
Percent of IL
10
9
6 pulse rectifier
8
12 pulse rectifier
7
6
5
4
3
2
1
0
5
7
11
13
17
19
23
25
29
31
Harmonic Order
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35
37
41
43
47
49
TDD
Simplified Equivalent Circuit Diagram for Line Harmonics
•
Vnet
Vharm
Xline
•
Xxfmr
•
•
Mains supply voltage source (infinitely strong)
Harmonic voltage source (generated by the drive)
Line impedance (representing the fault level of the network - mainly
inductive)
Transformer impedance (value with only one secondary winding
shorted)
PCC
~
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Xline
Vnet
Xxfmr
TDD
THD
Vharm
~
Transformadores en Presencia de Armonicos
Aplicaciones
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Que es un sistema de accionamiento electrico (Drive)?

Un sistema de tracción o accionamiento se utiliza para el control de velocidad,
par y potencia de un motor eléctrico de la manera más eficiente.
Se compone de
transformador, variador de velocidad y el motor
→ Los principales componentes deben tener características coincidentes
Topología estandar para un sistema de accionamiento
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Transformadores de accionamiento electrico (Drives)
para ...
Cement, Mining &
Minerals
Chemical, Oil & Gas
Marine
Metals
Power
Pulp & Paper
Water
Special applications,
e.g. wind tunnels
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Aplicaciones típicas

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Blowers & fans
Conveyors
Compressors
Crushers, rolling mills
Extruders, mixers
Marine propulsion
Mine hoists
Pumps
Refiners
Gas & hydro turbine
starters
Soft starters for large
machines
Test stands, wind tunnels
Transformadores en Presencia de Armónicos
Normas

IEC 61378-1 Converter transformers,
Part 1 Transformers for Industrial
Applications

IEEE C57.18.10 IEEE standard Practices
for Semiconductor Power Rectifier
Transformers”

IEC no hace requerimientos sobre nivel
de aislamiento (BIL) IEEE si lo hace

Los diseños deben cubrir

Incremento del esfuerzo dieléctrico en el
lado del rectificador

Voltajes de modo común

Alto DU/dt

Corrientes armónicas

Compatibilidad electromagnética EMC
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Transformador convertidor
Elevación de Temperatura
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El aumento de la temperatura con la corriente de carga
real, incluyendo las pérdidas debidas a los armónicos debe
estar dentro de los límites especificados.

Existe margen en el aumento de la temperatura con la
corriente sinusoidal.

El diseño de los devanados debe ser capaz de soportar
tensiones mecánicas / térmicas debidas a la distribución
de la temperatura más desigual que con corriente
sinusoidal única ("efecto final").

Prueba de elevación de temperatura se puede hacer con la
potencia equivalente, o con un cálculo más detallado,
basado en la norma IEC 61378
Voltaje modo común/transformador de entrada

Los voltajes de modo común resultan de la operación de conmutación
del inversor y aparecen a través del acoplamiento capacitivo en los
devanados del transformador en el devanado de BT contra tierra
(también llamado componente de secuencia cero).

Estas tensiones de modo común aumentan el esfuerzo dieléctrico en el
aislamiento de los transformadores y deben ser considerados en el
diseño del transformador (nivel de aislamiento se aumenta en
comparación con los requisitos de IEC 60076)
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Voltaje modo común/transformador de entrada
6.0
5.5
5.0
VCommon
4.5
4.0
3.5
3.0
VSec
2.5
2.0
1.5
1.0
VOffset
0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
-2.0
-2.5
-3.0
kV -3.5
-4.0
0
10
20
msec
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Transformador convertidor
¿Por qué se necesitan transformadores
convertidores? (temas principales)

Adapta la tensión de alimentación de la
red a la tensión de entrada del
convertidor.

Aísla el convertidor de la red de
alimentación y limita las corrientes de
cortocircuito en el convertidor.

Alivia al motor y / o red de tensiones de
modo común.

Reduce las radio interferencias (EMC)
de la unidad a la red (pantalla especial).

Protege la unidad de los transitorios de
voltaje de la red de alimentación.

Reduce los armónicos (impedancia del
transformador y conexiones especiales
para la operación multipulso).
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Incremento de esfuerzos mecánicos

Alto di / dt, debido a la forma de onda del
puente de diodos es causante de fuerzas
mecánicas que no están presentes con
carga normal con onda sinusoidal (es
decir, el llamado "efecto martillo").

Normalmente, los rectificadores están
protegidos con una función de “disparo
rápido”, esta función hace un corto circuito
pleno con el fin de que el interruptor de
alta tensión dispare instantáneamente. Los
transformadores de VSD se enfrentan a
muchos más corto-circuitos durante su
tiempo de vida que los transformadores de
red normales.

Algunas aplicaciones de velocidad variable
tienen carga muy cíclica, con continuos
cambios rápidos de poco % a 100% de la
carga (por ejemplo, los trenes de
laminación)
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Pantalla EMC
La UE ha establecido límites para la radio
frecuencia (RF) la contaminación del sistema de
suministro eléctrico en el punto de conexión del
sistema de alimentación de la unidad (incluyendo
el transformador) EN 61800

La misma regulación se aplica también cada vez
más fuera de Europa

Sistemas de accionamiento por lo general no
cumplen con este requisito sin filtros.

La industria requieren que el sistema sea
compatible EMC (rotulado CE) en cualquier lugar,
aunque el requisito de la UE sólo es en el punto
de conexión a la red pública o a una distancia de
10 metros de la valla de frontera.

La pantalla electrostática correctamente diseñada
es una manera rentable de cumplir el requisito
para el paquete rectificador- transformador

La pantalla electrostática también protege contra
los esfuerzos por voltaje de modo común y del
sistema de alimentación (rayo y conmutación)
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3
2
1
4
Middle of
transformer window

5
Metal foil
Insulating cylinder
5
Indicación: Esta es la descripción
general de la pantalla en la
especificación del transformador,
pero la fabricación real no es tan
simple
Pantalla EMC

Potencias superiores a algunos MVA
MVA con corrientes armónicas
típicas , las pérdidas en la pantalla
son importantes, el diseño para
permitir su enfriamiento.

Transformadores de alimentación de
VSD con conmutación de alta
frecuencia en el lado de entrada
(entrada activa), las pérdidas en la
pantalla puede ser dramático.

Tipo incorrecto de los cables de
puesta a tierra de la pantalla puede
hacer que la pantalla no sea
funcional.
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May 17, 2012 | Slide 37
Indicación: Esta es una foto de una
pantalla de fabricación local de bajo
costo para transformador VSD en el
Lejano Oriente después de unas
semanas de operación con el 25% de
la carga con entrada activa y
frecuencia de conmutación de 3.2 kHz
Factor K
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Desclasificación de transformadores. El factor K.

En EEUU, en 1989, se pensó en cuantificar el calentamiento
producido en los transformadores cuando se presentan armónicos.
En esta situación el transformador no debe funcionar a su potencia
nominal y debe o cambiarse por otro de mayor potencia o
disminuirse la carga. El transformador se “desclasifica” asociándole
una potencia equivalente.

Esta potencia equivalente es igual a la potencia basada en el valor
eficaz de la corriente no sinusoidal multiplicada por el factor “K”.

Este factor “K” se define como aquel valor numérico que
representa los posibles efectos de calentamiento de una carga no
lineal sobre el transformador. Inicialmente se consideró llamar a
este número “C”, de constante, pero se temió que hubiese
confusión con la unidad grado centígrado y se optó por utilizar la
letra “K”.
Factor K

En Estados Unidos la asignación de K a un transformador lo realiza
Underwriter Laboratories (UL), no el fabricante.

El criterio UL1561 para establecer la clasificación es el siguiente:
Inicialmente se prueba al transformador con una corriente sinusoidal de
60Hz para determinar las pérdidas en los devanados y en el núcleo. Del
total de las pérdidas en los arrollamientos se restan las debidas al I2R,
calculadas a 60Hz, y de este modo se deducen las pérdidas de
dispersión que se consideran fundamentalmente producidas por
corrientes de Foucault. Si el transformador es adecuado para un factor K
determinado, las pérdidas por dispersión se multiplican por ese factor K
y se suman a las debidas al efecto Joule a 60Hz. Si la elevación de la
temperatura media en los devanados no supera la nominal el
transformador es marcado como válido para trabajar con cualquier carga
no linear de ese o menor factor K.

Los valores de K para transformadores catalogados por U.L. son: 1, 4, 9,
13, 20, 30 y 40.
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Factor K

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ANSI/IEEE C57.110-1996 nos proporciona una guía para la desclasificación en
función del factor K de la carga y de las pérdidas de dispersión proporcionadas por
el fabricante del transformador. Como puede verse en la figura, este método es
muy conservador aún comparándolo con el indicado por UL
Factor K
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Factor K
Secondary winding
h
q=
fh(pu)
6
Ih(pu)rms
fh^2
fh^2*h^2
Ih(pu)^2
Ih^2*h^2
1.000
0.960
1.000
1.000
0.922
0.922
0.922
2
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
4
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
5
0.200
0.192
0.040
1.000
0.037
0.922
0.184
7
0.143
0.137
0.020
1.000
0.019
0.922
0.132
8
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
10
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
11
0.091
0.087
0.008
1.000
0.008
0.922
0.084
13
0.077
0.074
0.006
1.000
0.005
0.922
0.071
14
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
16
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
17
0.059
0.056
0.003
1.000
0.003
0.922
0.054
19
0.053
0.051
0.003
1.000
0.003
0.922
0.049
20
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
22
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
23
0.043
0.042
0.002
1.000
0.002
0.922
0.040
25
0.040
0.038
0.002
1.000
0.001
0.922
0.037
29
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
31
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
35
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
37
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
41
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
43
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
47
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
49
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
1.041
9.000
1.000
8.300
1.573
0.078
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May 17, 2012 | Slide 42
Ih*h^2
1
Factor K
HV (Primary)
LV (Secondary)
8.300
Eddy Loss multiplier
1.573
Stray loss multiplier
8.300
1.573
0.077754887
TDD
LV Losses
I2R
Power TX
designed
Eddy
22605
Rectifier
22605
New Power
60094
3.5
/
DISEÑO BASE OK
HV Losses
I2R
Total Loss
Eddy
30898
791.1
6567
Power TX designed
Max Power appl
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May 17, 2012 | Slide 43
Stray
27.9%
0
30898
76052
=
11250kVA
10000kVA
Stray
3.3
1019.6
8463
4780
7519
60094
76052
0.8889
Power Required
Power new design
10000
11250
Factor K
HV (Primary)
LV (Secondary)
8.300
1.573
8.300
1.573
0.077754887
TDD
LV Losses
I2R
Power TX
designed
Eddy
22605
Stray
10
Rectifier
22605
2260.5
18763
New Power
63633
/
Power TX designed
Max Power appl
27.9%
HV Losses
I2R
Eddy
30898
0
30898
105431
=
11250kVA
8740kVA
DISEÑAR TRAFO CON POTENCIA NEW DESIGN
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May 17, 2012 | Slide 44
Total Loss
Stray
10
3089.8
25646
4780
7519
63633
105431
0.7769
Power Required
Power new design
10000
12872
Cargas no lineales
Efecto de los armónicos/ Modelamiento térmico
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Resumen
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May 17, 2012 | Slide 46

Modernas unidades de convertidores AC necesitan de transformadores
con diseños especiales - transformadores normales no son factibles

El hecho anterior ha sido la razón para desarrollar normas independientes que
han sido publicados por IEC e IEEE

Sin el apropiado diseño y fabricación del transformador, el rendimiento, la
fiabilidad y la duración del sistema no se puede garantizar.

El diseño especial debe tener en cuenta sobre todo

Aumento del esfuerzo dieléctrico

Problemas térmicos (en relación con los armónicos)

Aumento de los esfuerzos mecánicos

En muchos casos complejas conexiones internas para los desfases y diseños multi-bobina

Las consideraciones especiales se deben tener en cuenta especialmente para
accionamientos de media tensión y en general de las unidades por encima de 1
MW

El fabricante del transformador de unidad deberá poseer algunos conocimientos
generales y específicos acerca de las unidades rectificadoras.

ABB tiene una posición única, ya que puede ofrecer la gama completa de un
sistema de transmisión con sus productos.
Colocar atención
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El cálculo de armónicos se basa en una red puramente
inductiva y se refiere a una sola unidad.

Cables y las unidades de compensación de factor de potencia
pueden generar frecuencias de resonancia que pueden
aumentar la distorsión armónica de manera dramática si la
unidad rectificadora genera componentes armónicas de la
misma frecuencia.

Los sistemas de filtración de armónicos pueden resultar en un
exceso de compensación y empeorar los resultados.

Evite las redes débiles, una red tiene una potencia razonable:
SCmin > 25 * Peje
ACS 1000 – Input Transformer
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May 17, 2012 | Slide 48
ACS 1000 – Input Transformer
Medium Voltage
Supply Bus
Medium Voltage
Supply Bus
Main Feeder
Breaker
& Protection
I>> Prot
I>> Prot
Main Feeder
Breaker
& Protection
I>> Prot
24-pulse
Converter Input
Transformer
12-pulse
Converter Input
Transformer
24-pulse
Converter Input
Transformer
Rectifier
24-pulse
24-pulse ACS 1000i
• 12-pulse or 24-pulse topology
• Oil or dry type transformer
Ï Conformity to IEC 61000-2-4 and IEEE 519/1992
Ï Total power factor: 0.95 constant over speed range
Ï Transformer can be placed inside the building or outdoor
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Main Feeder
Breaker
& Protection
Rectifier
Rectifier
12-pulse
Medium Voltage
Supply Bus
ACS 1000 Three- level Voltage Source Inverter (VSI)
Main Feeder
Breaker
& Protection
MV
Supply
Converter Input
Transformer
ACS 1000 MV Variable Frequency Drive
Rectifier &
Prot IGCTs
DC-Link
Inverter
Output
Sine Filter
I>> Prot
MV AC
Induction
Motor
Common
Mode Choke
Main Circuit
Breaker
Input
Transformer
Power
Cables
Common
Mode Choke

Main Circuit Breaker, 12 pulse Transformer and Diode Rectifier stage

Fuseless Design, using Protection IGCTs

DC Link, DC Capacitors and Common Mode Choke (Option)

Three-level Voltage Source Inverter (VSI) equipped with IGCTs

Output sine wave filter

ACS 1000i: Air cooled drive with integrated transformer
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Power
Cables
ACS 1000 – 24-pulse input transformer
Two separate 3-winding transformer
One 5-winding transformer
U
U
L
I PN
L
I PN
Screen
P
D
A
P2
C
D
Uv0/2
Uv0/2
Uv0/2
Uv0/2
ISN/2
ISN/2
ISN/2
ISN/2
Id/2
Uv0/2
ISN/2
P1
Screen
B
Screen
C
B
Uv0/2
ISN/2
Uv0/2
ISN/2
Id/2
Id/2
Udi0
Udi0
Technically a compromise
(non-characteristic harmonics)

More compact and lower costs
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Uv0/2
ISN/2
Id/2
Id
Id

A

Technically ideal and “save” solution

Large in size and expensive
ACS 1000 Transformer

3-winding transformer (12-pulse)

5-winding transformer (24-pulse)

2x3-winding transformers (2x12-pulse)

typical 3-winding construction
in the picture
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Large 12 pulse rectifier transformer active part
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ACS 6000 ”double ARU” with Pfisterer bushings
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Double ARU transformer

Two active parts
in common tank
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ACS 5000 Converter topology

Transformer

2 x 4-winding or 1 x 7-winding

Output voltage up to 6.9 kV

Optional integrated dry type solution

EMC-filter (dv/dt limitation at output) as
standard

Motor type
36-pulse diode rectifier

3 x 12-pulse bridges

Input voltage: 1920 V / ±10%

DC link (in triplicate)

Three 5-level inverter unit

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H-bridge configuration

Asynchronous

Synchronous

Permanent magnet
ACS5000 - 36-pulse transformers
One 7-winding transformer
Two separate 4-winding transformer
Inverter
Inverter
One transformer :
SR
Transformer 1:
SR/2
-25
-20
-15
0
-5
20
MCB
MCB
Inverter
Inverter
5
-20
15
0
25
20
Transformer 2:
SR/2
Inverter

Technically a compromise, only for small powers
(non-characteristic harmonics)

More compact nut not always lowest costs

Technically ideal and “save” solution

Larger in size; compromise is to have two active parts in one oil
tank

Oil transformers, two separate transformers are lowest costs

2 sets of CTs on primary side is required for overcurrent
detection (each primary side measured separately)
ACS 5000 Network friendliness

36-pulse diode rectifier

Constantly high power factor > 0.95 at any speed and load

Low network harmonics due to high pulse number

2x18p transformer or 1x36p transformer
Main Power Supply
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Main Power Supply
ACS 5000 Network friendliness
Line to line voltage
Scc = 500MVA, Xsc = 10%
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THD = 1.19%
Phase current
TDD = 2.95%
Transformer for ACS 5000 supply duty under IEC
routine test
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ABB Special Transformers (PG SPT)
Allocation Map
Lead Center
Vaasa
South Boston
Pereira
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Zhongshan
Shanghai
Factories for VSD transformers
Vaasa, Lead Center
• Marketing & Sales
• Market Intelligence
• Engineering
• R&D
• Production
• All VSD
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Shanghai
Marketing & Sales • Production
Zhongshan
Pereira
South Boston
• Engineering
• Production
• all VSD (excl.
ACS5000)
• Engineering
• Production
• up 10MVA (excl.
ACS5000)

• LV VSD, ACS 1000
Engineering
Production
LV VSD, ACS 1000
ABB Pereira, Colombia
Special Transformer Manufacturer in SAM Region
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May 17, 2012 | Slide 63

SPT Focused Factory for LAM region

Strategic geographical location

Full current ABB Technologies implemented

More than 40 years of experience in transformers

Manufacturing culture based on operational excellence.

World class test failure rate.
Product Portfolio
Tailor made transformers and reactors (up to 63 MVA,
170 kV)

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railway transformers
furnace and rectifier transformers
marine & offshore transformers
variable speed drives transformers
reactors
other special transformers
transformer service
Railway track side transformers
Railway transformers

Autotransformers

Booster Transformers

Rectifier Transformers

Feeder Transformer
Customers

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EPC’s, Railway companies
Furnace and Rectifier transformers
Furnace and Rectifiers transformers

Transformers for Arc Furnaces

Transformers for Medium and High
Current Rectifiers

New installations or replacements
Customers

Propulsion Transformers

Hotel Transformers

Magnetising Transformers

Environmental friendly applications, Midel
Customers

Subsea Transformers

Converter Transformers

OLTC Feeder Transformers

Converter Step Up Transformers
Customers

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Oil & Gas producers on offshore platforms,
gas fields, FPSO vessels and movable units
VSD transformers
VSD transformers

Supply Transformers for frequency
converters

Metals, Minerals and Mining Industry

Pulp and Paper, Water & Waste Water
Reactors
Reactors

Current limiting reactors

Neutral earthing reactors

Shunt reactors

Starting reactors

Utilities

Metal industry