Aprenda qué son los filtros pasivos, cómo reducen los armónicos en los sistemas de accionamiento de CA y cuáles son sus ventajas y desventajas.

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Many passive filter designs result in a leading power factor at partial load. That leading power factor can be significant enough to cause issues with other equipment, such as back-up generators. The remedy is to have a contractor drop out the capacitor in the passive filter, when the filter is at partial load. However, once the capacitor is removed from the filter circuit, the harmonic mitigation is much less effective. The article references a large inrush… I have never heard of a functioning filter resulting in a large inrush tripping circuit breakers or damaging the drive.

¿Cuáles son los beneficios e inconvenientes de los filtros pasivos para convertidores de frecuencia de CA?

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Si utiliza convertidores de frecuencia de CA para controlar la velocidad y el par de sus motores, es posible que haya encontrado algunos problemas con los armónicos. Los armónicos son distorsiones en la forma de onda de voltaje y corriente que pueden causar sobrecalentamiento, ruido, vibración y reducción de la eficiencia de su equipo. Una forma de reducir los armónicos es instalar filtros, que son dispositivos que bloquean o desvían frecuencias no deseadas. Hay dos tipos principales de filtros: activos y pasivos. En este artículo, nos centraremos en los beneficios y desventajas de los filtros pasivos para convertidores de frecuencia de CA.

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Tim Skell

Global HVACR Application Engineering Manager (VFDs) | ABB Inc. | Leading an expert team to help solve your toughest…

1 ¿Qué son los filtros pasivos?

Los filtros pasivos están hechos de componentes simples como resistencias, condensadores e inductores. No requieren ninguna fuente de alimentación externa o circuito de control. Están diseñados para resonar a frecuencias específicas, creando una ruta de baja impedancia para que fluyan los armónicos. Los filtros pasivos se pueden clasificar en filtros de derivación, en serie o híbridos, dependiendo de cómo estén conectados al variador de CA y la carga.

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2 ¿Cuáles son los beneficios de los filtros pasivos?

Los filtros pasivos son una alternativa más barata y fácil a los filtros activos, que son dispositivos más complejos y costosos que utilizan electrónica de potencia y bucles de retroalimentación. Los filtros pasivos ofrecen muchas ventajas, como una alta fiabilidad y durabilidad debido a su falta de piezas móviles o componentes sensibles. Además, pueden mejorar el factor de potencia y reducir la demanda de potencia reactiva del convertidor de frecuencia de CA y la carga, así como protegerlos de picos y sobretensiones de tensión.

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3 ¿Cuáles son los inconvenientes de los filtros pasivos?

Al considerar filtros pasivos para una aplicación de variador de CA, existen algunas limitaciones y desafíos que deben tenerse en cuenta. Los problemas de resonancia con otros elementos del sistema, como transformadores, cables y condensadores, pueden amplificar los armónicos y dañar el equipo. Además, los cambios en la carga o la frecuencia de suministro pueden reducir la efectividad o crear armónicos no deseados. Los filtros pasivos también pueden consumir mucha potencia reactiva, lo que lleva a mayores pérdidas y reducción de la eficiencia. Además, pueden crear una gran corriente de entrada cuando se encienden, lo que puede disparar los disyuntores o dañar el convertidor de frecuencia de CA.

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Tim Skell

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Many passive filter designs result in a leading power factor at partial load. That leading power factor can be significant enough to cause issues with other equipment, such as back-up generators. The remedy is to have a contractor drop out the capacitor in the passive filter, when the filter is at partial load. However, once the capacitor is removed from the filter circuit, the harmonic mitigation is much less effective. The article references a large inrush… I have never heard of a functioning filter resulting in a large inrush tripping circuit breakers or damaging the drive.

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4 ¿Cómo seleccionar e instalar filtros pasivos?

Si decide utilizar filtros pasivos para su aplicación de variador de CA, debe seguir algunas pautas para seleccionarlos e instalarlos correctamente. Esto incluye analizar el espectro armónico y la calidad de energía de su sistema con herramientas como analizadores de armónicos o simulaciones de software, elegir un filtro que coincida con su variador de CA y características de carga, como voltaje, corriente, frecuencia, factor de potencia y distorsión armónica, ubicar el filtro lo más cerca posible del variador de CA o la carga para reducir la propagación e interferencia armónica, evitar conexiones paralelas o en serie con otros condensadores o reactores para evitar problemas de resonancia, y monitorear y ajustar el filtro periódicamente para mantener su rendimiento óptimo.

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5 ¿Cuáles son algunas alternativas a los filtros pasivos?

Los filtros pasivos no son la única solución para la mitigación de armónicos en aplicaciones de convertidores de frecuencia de CA. Dependiendo de sus necesidades y presupuesto, hay otras opciones a considerar, como los filtros activos, que son dispositivos más flexibles y adaptables que pueden compensar múltiples armónicos y variaciones de carga, pero requieren más espacio y mantenimiento que los filtros pasivos. Los inversores multinivel son otra opción, ya que utilizan múltiples niveles de voltaje para crear una forma de onda de salida más suave con armónicos más bajos; sin embargo, son más complejos y costosos que los convertidores de frecuencia convencionales. Por último, los filtros sinusoidales utilizan una combinación de reactores y condensadores para crear una forma de onda de salida sinusoidal, pero tienen una mayor caída de voltaje y pérdida de potencia que otros filtros pasivos.

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This paragraph starts to mix VFD “input side” with “output side” characteristics. Typically 3-level active front ends are referenced for harmonic mitigation of the input side of the VFD. But this paragraph starts talking about 3-level output side harmonics, and while it was a true statement going out to the motor… everything up to this paragraph had me thinking this article was about input side harmonics only. In addition, the sinusoidal filters are output side filters only and are unrelated to input harmonics. Because this article is intended as a 101 level introduction, it is not wise to introduce output side characteristics without making a much clearer distinction.

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Xavier Montesdeoca

Field Service Specialist at Schlumberger
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A good point is to know the difference of the THD that produce the VSDs going back to the Input Power supply and the THD going forward to the Load, and the particular treatment that solve or mitigate each situation.

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¿Cuáles son los beneficios e inconvenientes de los filtros pasivos para convertidores de frecuencia de CA?

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1 ¿Qué son los filtros pasivos?

2 ¿Cuáles son los beneficios de los filtros pasivos?

3 ¿Cuáles son los inconvenientes de los filtros pasivos?

4 ¿Cómo seleccionar e instalar filtros pasivos?

5 ¿Cuáles son algunas alternativas a los filtros pasivos?

6 Esto es lo que más debe considerar

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