Cuaderno Técnico nº 204 - Ingeniería de Sistemas y...

Cuaderno Técnico nº 204Protecciones BT y variadores develocidad (convertidores de frecuencia)

J. SchonekY. Nebon

Cuaderno Técnico Schneider n° 204 / p. 2

La Biblioteca Técnica constituye una colección de títulos que recogen lasnovedades electrotécnicas y electrónicas. Están destinados a Ingenieros yTécnicos que precisen una información específica o más amplia, quecomplemente la de los catálogos, guías de producto o noticias técnicas.

Estos documentos ayudan a conocer mejor los fenómenos que se presentanen las instalaciones, los sistemas y equipos eléctricos. Cada uno trata enprofundidad un tema concreto del campo de las redes eléctricas, protecciones,control y mando y de los automatismos industriales.

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La reproducción total o parcial de este Cuaderno Técnico está autorizadahaciendo la mención obligatoria: «Reproducción del Cuaderno Técnico nº 140de Schneider Electric».


Cuaderno Técnico no 204

Jacques SCHONEK

Ingeniero ENSEEIHT y Doctor - Ingeniero de la Universidad de Toulouse,participó entre 1980 y 1995 en el diseño de los variadores de velocidadde la marca Telemecanique.Después fue gerente de la actividad Filtrado de Armónicos. Actualmentees responsable de Aplicaciones y Redes Electrotécnicas en la Oficina deEstudios de Anticipación de la Dirección de Distribución Eléctrica deSchneider Electric.

Protecciones BT y variadores de Velocidad(convertidores de frecuencia)

Yves NEBON

Habiendo entrado en la empresa Merlin Gerin en 1969, trabajó durante 14años en las oficinas de estudio de Baja Tensión, mientras continuaba suformación profesional obteniendo sucesivamente varios diplomas yalcanzando el título de ingeniero. Después ocupó diferentes puestos enlas actividades Baja Tensión.Desde el 1995 tiene a su cargo, en el plan de marketing, la gestión y laevolución de las gamas de productos de distribución eléctrica BT de lamarca Merlin Gerin en la sociedad Schneider Electric.

Traducción española:Luis Miret. Abril 2002.

CT 204(e) edición francesa diciembre de 2001


Protecciones BT y variadores de velocidad(convertidores de frecuencia)

1 Variadores de velocidad de tipo« convertidores de frecuencia» 1.1 Descripción p. 4para motores asincrónicos 1.2 Necesidad de protecciones adaptadas p. 72 Protecciones contra 2.1 Protecciones integradas en los variadores p. 20

sobreintensidades 2.2 Protecciones exteriores a los variadores p. 223 Protección de las personas 3.1 Los riesgos vinculados a los defectos de aislamiento p. 11

3.2 Recordatorio sobre los esquemas de conexiones a la tierra p. 123.3 Utilización de los DDR según el ECT p. 143.4 Protección integrada en los variadores contra los defectos a tierra p. 143.5 Defectos de aislamiento y variadores de velocidad p. 15

4 Protecciones que hay que 4.1 Tabla resumen p. 19asociar con los variadores

5 Fenómenos particulares 5.1 Corrientes de fuga de alta frecuencia p. 205.2 Corrientes de fuga al poner en tensión p. 225.3 Defecto a la salida del variador con un esquema TT o TN p. 235.4 Fallo a la salida del variador con un esquema IT p. 255.5 Corriente de defecto con componente continua p. 26

6 Recomendaciones de 6.1 Elección de los DDR p. 28elección y de instalación 6.2 Elección de los CPI p. 28

6.3 Prevención de los malos funcionamientos p. 29Bibliografía p. 30

El objeto de este Cuaderno Técnico es explicar los fenómenos particularesobservados en las instalaciones de BT cuando hay una sobrecarga o unfallo eléctrico en los circuitos equipados con variadores de velocidad. Sedan distintas recomendaciones para asegurar la protección de las personasy de los bienes, así como para la mejora de la continuidad del servicio.


1 Variadores de velocidad de tipo « convertidores de frecuencia»para motores asincrónicos

1.1 Descripción

ObjetivoEl objetivo de los variadores de velocidad deltipo «convertidores de frecuencia» esalimentar a los motores asíncronos trifásicospara conseguir características defuncionamiento radicalmente diferentes a lasde su utilización normal (motoresalimentados en directo por la tensión de red),a amplitud y frecuencia constantes. El cuadrode la figura 1 presenta las ventajas de estosdispositivos.

PrincipioConsiste en suministrar al motor una ondade tensión a amplitud y frecuencia variables,manteniendo la relación tensión / frecuenciasensiblemente constante.La generación de esta onda de tensión larealiza un dispositivo electrónico de potenciacuyo esquema de principio está ilustrado enla figura 4.

Motor asíncrono

Corriente de arranque Muy elevada, del orden de 6 8 veces lacorriente nominal en valor eficaz, 15 - 20veces en valor cresta

... en uso normal ...con variador de velocidad

Limitado en el motor (engeneral: cerca de 1,5 veces lacorriente nominal)

Par de arranque Cd Elevado y no controlado, del orden de 2 a3 veces el par nominal Cn

Del orden de 1,5 veces el parnominal Cn y controlado durantetoda la aceleración

Arranque Brutal, cuya duración dólo depende delas características del motor y de lacarga arrastrada (Par resistente, inercia)

Progresivo, sin brusquedades ycontrolado (rampa lineal develocidad, por ejemplo)

Velocidad Variando ligeramente según la carga (Próximade la velocidad de sincronismo Ns)

Variación posible a partir decero hasta un valor superior a lavelocidad de sincronismo Ns

Par máximoCm Elevado, del orden de 2 3 veces el parnominal Cn

Elevado disponible para todo elrango de velocidades (del ordende 1,5 veces el par nominal)

Frenado eléctrico Relativamente complejo, necesitaprotecciones y un esquema particular

Fácil

Inversión del sentido demarcha

Fácil solamente después de parada motor Fácil

Riesgo de bloqueo Sí, en caso de exceso de par (parresistente > Cm), o en caso de bajada detensión

No

Funcionamiento del motoren el plano par-velocidad

Cf. fig. 2 Cf. fig. 3

Fig. 1: comparación de las características de funcionamiento que demuestran el gran interés de losvariadores de velocidad de tipo « convertidores de frecuencia ».


Fig. 2: Diagrama par-velocidad de un motoralimentado en directo. La zona de funcionamientodel motor en el plano par-velocidad está limitada ala parte verde de la curva.

Fig. 3: Diagrama par-velocidad de un motoralimentado por convertidor de frecuencia. Aquí lazona de funcionamiento del motor en el plano par-velocidad está representada en verde.

El convertidor comprende:! un puente rectificador mono o trifásico dediodos conectados a un condensadorformando una fuente de tensión continua(Bus de tensión continua o Bus DC),! un puente ondulador generalmente conIGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor),alimentado por la tensión continua y quegenera una onda de tensión alterna deamplitud y frecuencia variables por la técnicade « Modulación de Anchura de Impulsos » oPWM,! una unidad de mando que suministra lasórdenes de conducción a los IGBT conarreglo a las consignas dadas por eloperador (orden de marcha, sentido demarcha, consigna de velocidad) y de la

medida de magnitudes eléctricas (tensiónred, corriente motor).

El principio del PWM utilizado en el puenteondulador consiste en aplicar sobre losbobinados del motor una sucesión deimpulsos de tensión, de amplitud igual a latensión continua suministrada por elrectificador. Los impulsos son modulados enanchura para crear una tensión alterna deamplitud variable.Las curvas representadas en la figura 5 sonunos ejemplos de tensión entre fases ycorriente en un bobinado de la máquina(suponiendo los bobinados conectados entriángulo).

Fig. 4: Esquema de principio de un convertidor defrecuencia.

Fig 5: Tensión con PWM y corriente por losbobinados de la máquina.

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Características de la corriente absorbidapor el variador

la distorsión de corriente es superior: puedealcanzar el 80 % en ausencia total deinductancia en el variador." En el caso de una alimentaciónmonofásicaLa corriente absorbida se representa en lafigura 8 y su espectro por la figura 9. El valortípico del índice de distorsión armónica THDes del 80 %.Nótese que este índice de distorsión tambiénse obtiene por inclusión de una inductanciade línea que provoca una caída de tensióncomprendida entre el 3 y 5 %. En ausencia deesta inductancia de línea, la distorsión decorriente es superior: puede sobrepasar el100 % en ausencia total de inductancia en elvariador.

! Forma de onda" En el caso de una alimentación trifásicaEl puente rectificador combinado con elcondensador de filtrado toma de la red unacorriente no sinusoidal, cuyo aspecto serepresenta en la figura 6 y su espectroarmónico en la figura 7.El valor típico del índice de distorsiónarmónica THD es del 40 %.Hay que señalar que este índice dedistorsión se obtiene añadiendo unasinductancias de línea que provocan una caídade tensión comprendida entre el 3 y el 5 %.En ausencia de estas inductancias de línea,

Fig. 6 Intensidad absorbida y tensión simple de lared (alimentación trifásica)

Fig. 7 Espectro de la intensidad absorbida de lared (alimentación trifásica)

Fig. 8 Intensidad absorbida y tensión simple de lared (alimentación monofásica)

Fig. 9 Espectro de la intensidad absorbida de lared (alimentación monofásica)

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1.2 Necesidad de protecciones adaptadas

! Variación de la corriente de línea según elpunto de funcionamiento del motorLa corriente fundamental absorbida por elvariador prácticamente está en fase con latensión, de modo que la corriente esproporcional a la potencia eléctricaabsorbida de la red. Teniendo en cuenta losrendimientos, esta corriente es puesproporcional a la potencia mecánicasuministrada por el motor.La potencia mecánica es igual al productodel par por la velocidad. Así pues, a velocidadreducida la potencia mecánica es pequeña.De lo que se deduce que la corrienteabsorbida de la red por el variador espequeña cuando el motor gira a velocidadreducida, aunque éste desarrolla un parelevado y absorbe una corriente elevada.

Referencias normativasDos normas se refieren especialmente aldiseño de los variadores de velocidad! CEI 61800-3 « Accionamientos eléctricosde potencia a velocidad variable - Parte 3:Norma de producto en relación con la CEM. »! NF EN50178 « Equipo electrónicoutilizado en las instalaciones de potencia ».La conformidad con esta norma permite elmarcado CE según la directiva europea «BajaTensión».Señalar que esta norma da tambiénindicaciones para la instalación de estosproductos.

Las características descritas anteriormente,tanto tecnológicas (circuitos electrónicos depotencia) como de funcionamiento del motorasociado con un variador, demuestran lanecesidad de prever protecciones adaptadaspara la explotación adecuada de estosequipos.La realización de los variadores contecnología electrónica permite la integraciónde varias de estas protecciones con unareducción de costes.

Evidentemente estas protecciones noreemplazan a las que son necesarias alprincipio de cada circuito, según losreglamentos de instalación vigentes, y queson «exteriores» a los variadores.En los capítulos siguientes se describe elfuncionamiento de todas las proteccionesinstaladas.


2 Protecciones contra sobreintensidades

Las protecciones habituales contrasobreintensidades (interruptores automáticoso fusibles) principalmente están previstas paraintervenir en dos casos:

! Para proteger una instalación del riesgo decortocircuito! Para evitar los riegos debidos asobrecargas de un circuito o a unas

intensidades de explotación mayores que lasque soportan los conductores (conjuntos debarras y cables) y los aparatos de mando yprotección.La tecnología de los variadores de velocidadpermite asegurar electrónicamente algunasde estas funciones.

Protección de sobrecarga del motorLos variadores modernos aseguran laprotección del motor contra las sobrecargas:! por una limitación instantánea de lacorriente eficaz a 1,5 veces la corrientenominal aproximadamente,! por un cálculo permanente del I2t, teniendoen cuenta la velocidad (la inmensa mayoríade los motores son autoventilados, y elenfriamiento es menos eficaz a velocidadbaja).Nótese que cuando una línea sólo alimenta aun motor y su variador, esta protección desobrecarga del motor asegurasimultáneamente la protección desobrecarga del conjunto equipo y cableado.

Protección contra los cortocircuitos en elmotor o en la línea aguas abajo del variadorEn caso de cortocircuito entre fases a lasalida de variador (en bornes del motor o enun lugar cualquiera de la línea entre elvariador y el motor), se detecta lasobreintensidad en el variador y se envía muyrápidamente una orden de bloqueo a losIGBT. La corriente de cortocircuito (cf. fig. 10)se interrumpe en algunos microsegundos, loque asegurará la protección del variador.Esta corriente muy breve es suministradaesencialmente por el condensador de filtradoasociado con el rectificador, y es puesinapreciable en la línea de alimentación.

Otras protecciones integradas en losvariadoresLos variadores disponen de otras funcionesde autoprotección contra! los recalentamientos de sus componenteselectrónicos que podrían significar sudestrucción. Un captador colocado sobredisipador térmico provoca la parada del

2.1 Protecciones integradas en los variadores

variador, cuando la temperatura sobrepasaun cierto umbral.! los huecos de tensión de la red: estaprotección es necesaria para evitar algúnfuncionamiento inadecuado de los circuitosde control y del motor, así como todasobreintensidad peligrosa cuando la tensiónde red retoma su valor normal.! las sobretensiones a frecuencia industrialde la red: se trata de evitar las eventualesdestrucciones de sus componentes.! el corte de una fase (para los variadorestrifásicos): porque la alimentación enmonofásico que sustituye a la alimentaciónen trifásico provoca un aumento de lacorriente absorbida.

Acción de las protecciones integradasTodas ellas provocan, en caso de defecto, elbloqueo del variador y la parada del motor en« rueda libre «. En estos casos, un reléintegrado en el variador manda la aperturadel contactor de línea que asegura el corte dela alimentación.Además de las necesidades expuestas enlas primeras líneas de este capítulo, estasprotecciones contra las sobreintensidades

Fig.10. Cortocircuito aguas abajo del variador

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están también previstas para intervenir encaso de defecto interno del variador(destrucción del puente rectificador porejemplo): el dispositivo de protección de lalínea asegura el corte de la corriente dedefecto.Nota: aunque este dispositivo normalmenteno pueda proteger los componentes delvariador, su apertura automática limita lasconsecuencias de tales defectos.

Emplazamientos de los dispositivosTodas estas protecciones se definen para uncircuito que con frecuencia se presentasegún la figura 11:! al principio del circuito, una protecciónindividual contra sobreintensidades, amenudo asociada con un contactor,! sin dispositivo de corte aguas abajo delvariador.En esta figura se indican las funcionesincluidas en los diferentes aparatos(interruptor automático, contactor y variador).

2.2 Protecciones exteriores a los variadores

Estas asociaciones (interruptor automático,contactor y variador) propuestas por losconstructores se denominan «salida-motor».Debido a las protecciones integradas en losvariadores, estas asociaciones aseguranverdaderamente una coordinación de tipo 2en el caso de cortocircuito aguas abajo delvariador.

« Coordinación de tipo 2 » significa que encaso de cortocircuito:! no se admite ningún daño ni pérdida deajuste,! se debe conservar el aislamiento,! la salida-motor debe hallarse en situaciónde funcionar después de suprimir delcortocircuito,! se admite el riesgo de soldadura de loscontactos del contactor si éstos se puedenseparar fácilmente.Si hay riesgo de cortocircuito aguas arriba delvariador, para asegurar la coordinación detipo 2, hay que utilizar las tablas decoordinación suministradas por losconstructores de las protecciones situadasaguas arriba.Nota: Con un variador, no hay ninguna puntade corriente a la puesta en tensión, por tantoel dispositivo de protección no ha de estarsujeto a ninguna exigencia especial.Cálculo del calibre de los interruptores y delos contactoresSe determina con arreglo a la corriente delínea absorbida por el variador. Ésta secalcula a partir de:! de la potencia mecánica nominal delmotor,! de la tensión nominal de alimentación,! del rendimiento del motor y del variador,! de la sobrecarga permanente admisible de1,1 Cn a par constante y de 1,05 Cn a parvariable,! de los armónicos, puesto que la corrienteno es sinusoidal.El valor eficaz de la corriente, en función de latasa de distorsión, se obtiene por la fórmula

Así, con

La corriente fundamental está prácticamenteen fase con la tensión. El valor típico de lacorriente absorbida por el variador, cuandoalimenta un motor que funciona a su puntonominal (aplicación a par constante), secalcula por la fórmula:

motrms 1

mot var

P 1 1 I 1,08I 1,08x1,1η η3U

= ≈

Con:

motP Potencia nominal del motor U: Tensión entre fases

motη Rendimiento del motor

varη Rendimiento del variador

Disyuntor:! Protección de cortocircuito! Seccionamiento para

mantenimiento

Contactor:! Paro-marcha automático! Corte de la alimentación en

caso de defecto

Variador:! Arranque progresivo! Variación de velocidad! Protección del motor! Protección de sobrecarga (cable

y aparato)

Motor

Fig.11: Esquema recomendado para la proteccióncontra sobreintensidades

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2rms 1I I 1 THD= +

rms 1THD I40%, I 1,08I= =


! Ejemplo:Potencia del motor: 15 kWTensión de la red: 400 V

motη : 0,95

varη : 0,97

de donde resulta: rmsI = 27,9 A

Dos casos particulares! Alimentación de motores en paraleloEn este caso, la protección de sobrecargaintegrada en el variador no puede asegurar laprotección de cada motor. En efecto, uno delos motores puede encontrarse ensobrecarga, mientras que la corrienteabsorbida por el conjunto de los motores nosobrepase la corriente nominal del variador.Así pues un relé térmico debe protegerindividualmente a cada uno de los motores(cf. fig. 12).A pesar de todo se recomienda manteneractiva la protección de sobrecarga integradaen el variador, con el fin de asegurar laprotección de los cables aguas arriba.! Protección de sobrecarga integrada en elvariador inhibidaPara ciertas aplicaciones que exigenimperativamente una continuidad deexplotación, puede inhibirse la protección desobrecarga del variador.La protección de los cables y del equipo, quehay que asegurar desde aguas arriba,necesita entonces una protección desobrecarga obligatoriamente asociada con elinterruptor automático de la salida-motor (cf.fig. 13). En este caso se recomienda unsobredimensionado del 20 % del cable y delequipo.

Fig.12: Protección de sobrecarga de variosmotores alimentados por el mismo variador

Fig. 13: Protección de sobrecarga integrada en elvariador, inhibida

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Un defecto de aislamiento, cualquiera quesea su causa, presenta riesgos para! La seguridad de las personas (riesgo deshock eléctrico),! La seguridad de los bienes (riesgo deincendio o de explosión debido a uncalentamiento excesivo en un punto),! La disponibilidad de la energía eléctrica(desconexión de una parte de una instalaciónpara eliminar el defecto).Refiriéndose a la protección de las personas,las normas y los reglamentos distinguen dostipos de contactos peligrosos y precisan lasmedidas correspondientes de protección.

El contacto directoContacto de personas con conductoresactivos (fase o neutro) o piezas conductorashabitualmente bajo tensión (cf. fig. 14).La protección contra este riesgonormalmente se asegura por el aislamientode las partes activas, por medio de barreras,pantallas o envolventes (según CEI 60364-4-41 o NF C 15-100). Estos dispositivos tienenun carácter preventivo y pueden fallar. Parapaliar este riesgo, se utiliza una medida deprotección complementaria con corteautomático, que consiste en detectarcualquier corriente de « fuga a tierra »susceptible de circular a través de unapersona, y que no retorna a la fuente a travésde los conductores activos. Su umbral dedisparo se fija en 30 mA en corriente alterna

3 Protección de las personas

3.1 Los riesgos vinculados a los defectos de aislamiento

Fig. 14 Contacto directo

(CEI 60364-4-41 o NF C 15-100) y 60 mA encorriente continua.

El contacto indirectoContacto de personas con masasconductoras, normalmente sin potencial,puestas accidentalmente bajo tensión. Estapuesta en tensión resulta del fallo delaislamiento de un aparato o de un conductorque tiene un defecto de aislamiento(cf.fig.15).Este riesgo eléctrico es función de la tensiónde contacto que aparece entre la masa delequipo en defecto y la tierra u otras masasconductoras situadas en las cercanías. Paradefinir las protecciones que hay que instalar,las normas presentan diferentes esquemasde instalación según las conexioneseléctricas entre los conductores activos, lasmasas y la tierra. Para más explicaciones verel Cuaderno Técnico n ° 172.

Cuando hay un contacto con una carga puestaaccidentalmente en tensión (Ud), el umbral deseguridad está fijado por la tensión límite deseguridad UL.Así conRA = resistencia de puesta a tierra de las masas dela instalaciónRB = resistencia de puesta a tierra del neutroEl umbral de funcionamiento (I∆n) del dispositivo deprotección debe ser tal que:

A LUd=R .I n U∆ ≤

Y, por tanto,

L AI n U / R∆ ≤

Para más detalles, leer el Cuaderno Técnico nº 114)

Fig. 15: Contacto indirecto

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Para las redes de BT, existen tres tipos deesquemas de conexiones a tierra - ECT-,comúnmente llamados regímenes deneutro.Difieren en la puesta a tierra o no del puntoneutro de la fuente de tensión y por el modode conexión de las masas (cf. fig. 16). Laelección del régimen de neutro depende delas características de la instalación y de lascondiciones y las exigencias de explotación.Para más detalles ver también losCuadernos Técnicos siguientes:! n ° 173 - Los esquemas de lasconexiones a tierra en el mundo y suevolución,! n ° 178 - El esquema IT (neutro aislado)de los esquemas de conexión a tierra enBT.

Esquema TTEn este tipo de esquema, llamado «neutro atierra»,:! el neutro de la fuente se conecta a unatoma de tierra distinta de la de las masas,! todas las masas protegidas por elmismo dispositivo de corte deben estarconectadas a la misma toma de tierra.Es el caso típico de la distribución públicaen Francia1.El esquema TT impone el corte inmediatoporque todo defecto de aislamiento puedepresentar un riesgo de electrocución.

Esquema TNEl principio de este esquema, llamado “puestaal neutro” , es que todo defecto de aislamientoprovoca un cortocircuito monofásico fase-neutro. El corte inmediato también esnecesario. Este esquema permite utilizar lasprotecciones acostumbradas desobreintensidad para proteger contra losdefectos de aislamiento. En este tipo deesquema:! el punto neutro BT de cada fuente seconecta directamente a tierra,! todas las masas de la instalación seconectan a tierra (y al neutro) por unconductor de protección:" PE distinto del conductor de neutro, es el esquema TN-S," o PEN común con conductor de neutro, es el esquema TN-C.Nota: No se recomienda el esquema TN-C parala alimentación de los dispositivos electrónicosdebido a la posible circulación de corrientesarmónicas en el conductor de neutro que estambién el conductor de protección.Esquema ITEn este tipo de esquema llamado «con neutroaislado»:! el neutro del transformador está" o aislado de tierra (neutro aislado)," o conectado a tierra por una impedancia elevada (neutro impedante),

Fig. 16: Los tres tipos de esquemas normalizados de conexión a tierra

3.2 Recordatorio sobre los esquemas de conexiones a la tierra

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! todas las masas de la instalación estáninterconectadas y conectadas a tierra.En el esquema IT, el primer defecto deaislamiento no exige el corte, lo que permiteque la instalación continúe funcionandonormalmente. No obstante debe detectarseeste defecto, señalarlo y repararlo rápidamente,antes de que aparezca un segundo defecto deaislamiento sobre otro conductor activo, cosaque entonces requeriría un disparo inmediato.Este sistema proporciona al esquema IT lamejor continuidad de alimentación (Ver tambiénel Cuaderno Técnico n ° 178).Necesidad de medios específicos dedetecciónEl valor de la corriente de defecto deaislamiento entre fase y tierra (en modo común)depende del esquema de conexión a tierra. Amenudo, su valor es demasiado pequeño paraque sea detectado y eliminado por lasprotecciones de sobreintensidadesconvencionales (protección térmica omagnética de un interruptor automático) comoes el caso con los esquemas TT y IT.Existen dos dispositivos particularmenteorientados a la protección de las personas: losDispositivos de corriente Diferencial Residual -DDR - y los Controles Permanentes deAislamiento - CPI-.! Los DDR" Principio de los DDR ( figura 17).En ausencia de defecto de aislamiento, lasuma vectorial de las corrientes en losconductores activos es nula y el toro no estásometido a ninguna fuerza magnetomotriz.En caso de defecto de aislamiento, esta sumaya no es nula y la corriente de defecto induce enel toro una fuerza magnetomotriz que generauna corriente en su bobina. Si sobrepasa elumbral fijado durante una duración superior ala eventual temporización, entonces setransmite una orden de apertura al dispositivode corte.Para más detalles, ver el Cuaderno Técnico n °114: « los dispositivos diferenciales decorriente residual en BT ».

" Tipos de DDRLa norma CEI 60755 distingue tres tipos deprotecciones diferencialesAC: para las corrientes alternas sinusoidales,A: Para las corrientes alternas que tienen uncomponente continúa (cf. fig. 18). Estosaparatos están indicados para la detecciónde corrientes monofásicas rectificadas.B: Para las corrientes continuas. Estosaparatos están indicados para todo tipo decorriente y son necesarios, en particular, paralas corrientes trifásicas rectificadas.! Los CPIEl principio de un CPI consiste en inyectaruna tensión, alterna o continúa, entre la red yla tierra (cf. fig. 19). La medida de la corrienteque atraviesa al controlador permite elcálculo de la resistencia de aislamientocuando esta corriente es continua, así comola de la impedancia red / tierra cuando estacorriente es alterna.Estas medidas asociadas con dispositivoscon umbrales permiten diversas alarmas, porejemplo de disminución progresiva delaislamiento par mantenimiento predictivo, ode un defecto a tierra que necesita unaintervención rápida (antes del segundodefecto).

Fig. 17 Principio de un DDR

Fig. 18 Formas de ondas que caracterizan a losDDR tipo A

Fig. 19: Principio de un CPI

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El Cuaderno Técnico n ° 172: «Los esquemasde conexión a tierra en BT (regímenes deneutro) » trata más ampliamente este tema.

Todos los ECTLos DDR se utilizan en proteccióncomplementaria contra los riesgos decontacto directo. En ciertos países son inclusoobligatorios aguas arriba de los enchufes 32 Acon un umbral de disparo <30 mA (porejemplo en Francia según la norma NF C 15-100 §532.26).Los DDR de sensibilidad inferior o igual a 500mA (CEI 60364 §482) también serecomiendan para vigilar los circuitos dealimentación eléctrica en las zonas con riesgode incendio.

Esquema TTLa utilización de DDR es el único medio quepermite detectar corrientes pequeñas dedefecto. En efecto, la impedancia de undefecto no se conoce con certeza y puede serelevada (las masas de utilización tienentomas de tierra distintas y no siempre estáninterconectadas).

Esquema TN-S o TN-CSLa utilización de DDR permite prescindir decomprobaciones sobre el valor de la corrienteen caso de defecto.

También mandan el corte de los circuitoscuando la corriente de defecto quedalimitada por una gran longitud de cable y noes no suficiente para activar lasprotecciones de sobreintensidad. El umbralde disparo de los DDR puede entonceselevarse (sensibilidad baja), de algunosamperios a algunas decenas de amperios.Nota: Según la CEI 60364:! No debe utilizarse un dispositivo deprotección de corriente diferencial-residualen el esquema TN-C,! cuando se utiliza un dispositivo deprotección de corriente diferencial-residualen un esquema TN C-S, no debe utilizarseun conductor PEN aguas abajo.

Esquema ITEn un esquema IT, los DDR se utilizan enlos dos casos siguientes:! Si la corriente de cortocircuito (debida aun 2o defecto) puede no ser suficiente paraactivar la protección contra los defectosentre fases, por ejemplo en las salidas quealimentan a receptores alejados.! En el caso de grupos de receptoresconectados individualmente a tierra (gruposno interconectados de masas).Cuando la red tiene un esquema TN, undefecto entre una salida del variador y la

3.3 Utilización de los DDR según el ECT

3.4 Protección integrada en los variadores contra los defectos a tierratierra provoca una sobreintensidadimportante por la interconexión de las masas(cf. fig. 20). Igual que en el caso de uncortocircuito entre fases, estasobreintensidad se detecta y se envía unaorden de bloqueo a los IGBT.

En cambio, en este caso, la corriente dedefecto circula por la línea de alimentación,pero durante un tiempo muy corto (algunoscentenares de microsegundos). Eldispositivo integrado de proteccióninterviene entonces. El aislamientogalvánico del variador se obtiene por la

Fig. 20: Defecto a tierra a la salida

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apertura del contactor de línea. Estedispositivo no asegura en todos los casos laprotección de las personas contra loscontactos indirectos. En efecto, la impedanciadel defecto puede limitar la corriente a unvalor inferior a los límites de la protección delvariador y generalmente es el caso con

esquema TT. Es necesario, pues, un DDR de300 mA.En el caso de una red IT, el primer defecto noprovoca circulación de corriente y el variadorcontinúa funcionando normalmente.

Contacto directoEn los circuitos que incluyen variadores develocidad, hay varias situaciones posibles decontacto directo (cf. 21 más abajo y fig. 22 enla página siguiente).! Esquemas TT y TN-S

Para el caso de fallo de otras medidas deprotección contra los contactos, o para unaimprudencia de los usuarios, puede estarprevista una protección complementaria porencima del variador y asegurada por un DDRde umbral 30 mA.

3.5 Defectos de aislamiento y variadores de velocidad

Fig. 21: Tensiones presentes en caso de contacto directo con los esquemas TT y TN-S

Riesgo de contacto directoTensión decontacto

Proteccióncomplementaria

Aguas arriba del variador

En el bus DC

Aguas abajo del variador

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Tensión fase –neutro

Tensión de redrectificada

Tensión de salidadel variador

DDR 30 mA


! Esquema IT con primer defecto deaislamiento presente en la red

En las tres situaciones específicas delesquema IT reflejadas en la figura 22, no esaplicable ninguna protección por corteautomático: la corriente de defecto no puededistinguirse de la corriente normal de

funcionamiento. Esto subraya la importanciaque los instaladores deben aportar alcableado de estas máquinas con el fin degarantizar la precaución de base que es elaislamiento de las partes activas.

Fig. 22: Distintas situaciones específicas en una red con esquema IT y que conllevan un primerdefecto de aislamiento y una persona en contacto directo.

Riesgo de contacto directo

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Tensión de redrectificada

Tensión de salidadel variadorTensión de

No hay protecciónposible con corteautomático

Tensión decontacto

Proteccióncomplementaria


Observaciones" La advertencia es idéntica para cada unade estas situaciones cuando los dosdefectos (de aislamiento y contacto directo)se permutan." Cuando diversos variadores se alimentande la misma red, se puede considerar quelos buses DC de los diferentes variadoresestán al mismo potencial. Defectoslocalizados sobre variadores diferentestienen pues las mismas consecuencias quesi estuviesen localizados sobre el mismovariador.

Contacto indirecto! Esquemas TT y TN-SLas situaciones de contacto indirecto serepresenta en la figura 23.! Esquema ITCon este esquema hay que tener en cuentala presencia de dos defectos simultáneos. Elcuadro de la figura 24 de la página siguientedetalla los diferentes defectos posibles asícomo sus consecuencias.

Situación Efecto...(riesgo ...)

Protecciónafectada conun esquema TT

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Protecciónafectada con unesquema TN-S

Sobreintensidadaguas arriba delvariador

DDR De intensidadmáxima, situadaaguas arriba

Sobreintensidad através de un diododel puenterectificador, lacorriente dedefecto es unacorrienterectificada ( riesgode destrucción)

DDR inmunizadopara el paso decorrientecontinua

Sobreintensidad através de un diododel puenterectificador y de unIGTB ( riesgo dedestrucción enfunción del tipo deprotección decortocircuitointegrada en elvariador)

Interna delvariador o DDR

Interna del variadoro de intensidadmáxima, situadaaguas arriba, perouna longitudimportante del cableaguas abajo delvariador puedeenmascarar eldefecto, en cuyocaso se aconsejaun DDR

Fig. 23: Distintos defectos de aislamiento con los esquemas TT y TN-S.


! Caso particular de los motoresalimentadas por circuitos distintos quecontienen cada uno un variador y cuyasmasas tienen tomas de tierra distintas.Cuando una instalación alimenta variosequipos alejados unos de otros, sus masasde utilización a menudo se conectan a tomasde tierra separadas. Entonces la impedanciadel circuito recorrido por la corriente dedefecto aumenta debido a la resistencia delas tomas de tierra afectadas.La condición necesaria para la protección delas personas (respeto de los tiemposmáximos de corte) no puede asegurarse másque con dispositivos de protección contra loscortocircuitos. La solución acostumbrada ymuy simple de estudio y de instalación, es elempleo de DDR (Leer el Cuaderno Técnico n

° 178) colocados al principio de cada circuitoque contiene una puesta a tierra distinta (cf.fig.25). Estos DDR no deben sufrirperturbación por el paso de una corrientecontinua.

Fig. 25: Situación de los DDR para proteger, enesquema IT, dos salidas que tienen tomas detierra distintas.

Fig. 24: Distintas situaciones con dos defectos francos o poco impedantes en un esquema IT.

SituaciónSobreintensidad aguasarriba del variador

Protección afectada

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Efecto... (riesgo ...)

De intensidad máxima,situada aguas arriba

Sobreintensidad a travésde un diodo del puenterectificador, ( riesgo dedestrucción)


Sobreintensidad a través de undiodo del puente rectificador yde un IGBT (riesgo dedestrucción en función del tipode protección de cortocircuitointegrada en el variador)

Interna del variador ode intensidad máxima, situadaaguas arriba, pero unalongitud importante del cableaguas abajo del variadorpuede enmascarar el defecto

Cortocircuito en el bus decontinua (riesgo dedestrucción del puenterectificador)


Cortocircuito en los bornes deun IGBT (riesgo de destruccióndel IGBT opuesto, en funcióndel tipo de protección decortocircuito integrada en elvariador

Interna del variador odeintensidad máxima, situadaaguas arriba,

Sobreintensidad a la salidadel variador

Interna del variador

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Sintetizando los capítulos precedentes, elcuadro siguiente permite conocer lasfunciones de protección que satisface elvariador, y si es necesario completarlas con

4 Protecciones que hay que asociar con los variadores (tabla resumen)

dispositivos exteriores al variador tales comointerruptor automático, relé de sobrecarga, yDDR.

Protección a asegurar Protección generalmente Protección exteriorasegurada por el variador

Sobrecarga cable Sí = (1) Inútil si (1)

Sobrecarga motor Sí = (2) Inútil si (2)

Cortocircuito aguas abajo Sí

Calentamiento del variador Sí

Sobretensión Sí

Bajada de tensión Sí

Corte de fase Sí

Cortocircuito aguas arriba Interruptor automático(Descon. cortocircuito)

Defecto interno Interruptor automático(Descon. Cortocircuito ysobrecarga)

Defecto a tierra aguas abajo Autoprotección del variador DDR ³ 300 mA

(Contacto indirecto)

Defecto por contacto directo DDR £ 30 mA


El objeto de este capítulo es analizar losfenómenos particulares, vinculados alfuncionamiento de los convertidores de

5 Fenómenos particulares

frecuencia, que tienen un impacto sobre losdispositivos de protección DDR y CPI.

La forma de la tensión generada por elvariador, y en particular la presencia defrentes de tensión generadas por laconmutación de los IGBT, está en el origende unas corrientes de fuga de alta frecuenciaque circulan por los cables de alimentación.

Sus recorridos

Estos frentes de tensión se aplican entre losbornes de las diferentes capacidades delcircuito (cf. fig. 26):Cc: capacidad de los componentes IGBTentre conductores y envolvente conectada atierra,Cm: capacidad entre los bobinados motor ytierra (función de la potencia del motor),Cr: capacidad entre la red de alimentación ytierra (en cortocircuito si el neutro estáconectado a tierra),Cs: capacidad entre los conductores desalida y la tierra (función del tipo y de lalongitud de los cables),Cy: capacidad del antiparasitado a la entradadel variador.

5.1 Corrientes de fuga de alta frecuencia

Así pues, a través de estas capacidadescirculan unas corrientes. Las mássignificativas se representan en la figura 27.

Sus características

Estas corrientes pueden alcanzar variosamperios en valor instantáneo y variasdecenas o centenares de miliamperios envalor eficaz.El espectro y la amplitud de estas corrientesdependen a la vez de la frecuencia del PWM(entre 1 y 20 kHz) y las características de lainstalación! alimentación: impedancia de línea,esquema de conexión a tierra,! tipo y longitud del cable del motor(blindado, sin blindar, conductor deprotección),! potencia del motor.La forma y el espectro de las corrientes HF ala entrada del variador (cuando no haydefecto), para un PWM a 4 kHz, serepresentan en las figuras 28 y 29.

Fig. 27: Circulación de las corrientes de fuga deAlta Frecuencia

Fig. 26: Capacidades del circuito

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Fig. 28: Corrientes de fuga de Alta Frecuencia.

Fig. 29: Espectro de corriente de fuga.

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Su incidencia:Riesgo de perturbación de los DDR

! Disparos intempestivosEstas corrientes pueden ser el origen de malfuncionamiento de los dispositivosdiferenciales residuales (DDR) ya querecorren los conductores rodeados por lostoros de medida. La medida de la corrientediferencial puede pues resultar perturbada,en particular cuando el cable de conexiónvariador - motor es de gran longitud y/o lascapacidades entre fases y tierra sonelevadas (cf. fig. 30).

La soluciónEl dispositivo de medida debe incluir uncircuito de filtrado para tener en cuenta sóloel componente de baja frecuencia de laseñal1 (cf. fig. 31).En ciertas situaciones extremas, puedenresultar necesarias unas precaucionessuplementarias, que se presentan al final deeste Cuaderno Técnico.

Su origenEn la entrada de los convertidores defrecuencia generalmente se colocan unoscondensadores para asegurar su inmunidadfrente a las perturbaciones HF presentes enla red y para reducir sus emisiones HF. Sucapacidad es de aproximadamente 10 - 100 nF.Estos condensadores provocan unascorrientes diferenciales residuales (cf. fig.32)a la puesta en tensión, así como enfuncionamiento normal.

Su incidencia: riesgo de disparosintempestivosPara un aparato en funcionamiento normal,estas corrientes son pequeñas (de 0,5 a 3,5mA). En cambio, en un equipo industrial conmúltiples variadores están en condiciones deprovocar disparos intempestivos de DDR.

La soluciónEs de la incumbencia del fabricante deequipos o del instalador: consiste en limitarel número de variadores alimentados por elmismo DDR2.

5.2 Corrientes de fuga al poner en tensión

Fig. 30: Perturbación de un DDR por lascorrientes de fuga de Alta Frecuencia.

Fig. 31: DDR que incorporan un filtrado decorrientes AF (Vigirex RH99M y RH99P – marcaMerlín Gerin)

Fig. 32 Corriente de fuga recorriendo loscondensadores de entrada de los equipos

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Versión modular

Versión panel


Riesgo de electrocuciónLa corriente de defecto contiene uncomponente a la frecuencia del PWM asícomo corrientes HF creadas por lasoscilaciones de las capacidades parásitas,pero los peligros de las corrientes HF seconocen bastante mal. El documento CEI60479-2 da indicaciones, en particular sobrela variación del umbral de fibrilación cardiaca.Esta curva (cf. fig. 33) muestra que el factorde frecuencia, que es la relación entre lacorriente a la frecuencia f con la corriente a lafrecuencia de 50/60 Hz para el mismo efectofisiológico considerado, aumenta con lafrecuencia.Permite pues un umbral de disparo máselevado para frecuencias de corrientesuperiores a 50 Hz. Esta variación de umbralse realiza técnicamente con un filtrado.

5.3 Defecto a la salida del variador con un esquema TT o TN

Forma de la corriente de defectoEn caso de defecto franco a tierra a la salidade variador, con un esquema TN, lasobreintensidad provoca el disparo de laprotección interna del variador o de lasprotecciones de máximo de corrientecolocadas aguas arriba.

Si este defecto de aislamiento es impedante,es posible que no se sobrepase el umbral dela protección de máximo de corriente, por loque hay que instalar un DDR para aseguraresta protección.Como ya se ha visto anteriormente, el buenfuncionamiento de un DDR depende de lascorrientes de defecto que atraviesan a sucaptador tórico, ahora bien, en el caso de lafigura, estas corrientes no son perfectamentesinusoidales. Es posible analizar la forma deonda de la corriente de defecto homopolarestudiando el esquema equivalentesimplificado de la figura 34.

Las tensiones V1 y V2 causan la circulaciónde una eventual corriente de defecto, comose ilustra en la figura 35.

Fig. 33: Variación del umbral de fibrilacióncardiaca en función de la frecuencia (segúnCEI 60479-2).

Fig. 34: Tensión de defecto.

Fig. 35: Corriente de defecto

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La tensión V1, entre el neutro de laalimentación trifásica y el punto medio delrectificador tiene una frecuencia fundamentalde 150 Hz (cf. fig. 36).

La tensión V2 (cf. fig. 37), entre el puntomedio del rectificador y una fase de salida esel resultado del PWM; contiene pues unacomponente a frecuencia baja igual a lafrecuencia de salida del variador (40 Hz eneste ejemplo) y una componente a lafrecuencia del PWM (1 kHz en este ejemplo).

El resultado de todo ello es una corriente dedefecto que contiene el conjunto de estascomponentes! 150 Hz,! frecuencia de salida del variador,! frecuencia de modulación, así como susarmónicos.

Su forma se representa en la figura 38.Esta corriente de defecto también contienelas corrientes HF mencionadas en lospárrafos precedentes, pero omitidas aquí conla intención de simplificar las ilustraciones.

Según la frecuencia de funcionamiento delmotor, la amplitud de las diferentescomponentes evolucionan tal como se ilustraen la figura 39:! El valor eficaz de la corriente permanececonstante, así como la componente de 150 Hz.! Las componentes a la frecuencia dealimentación del motor y a la frecuencia delPWM varían de manera opuesta una a la otra.

Fig. 36: Tensión del punto neutro del rectificadoren trifásico

Fig. 37: Tensión de salida de la etapa onduladora

Fig. 38: Corriente de defecto en alimentacióntrifásica

Fig. 39: Evolución de las componentes de lacorriente de defecto

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En el caso de una alimentación monofásica,la forma de la corriente de defecto serepresenta en la figura 40. Nótese lapresencia de una componente a 50 Hz y no a150 Hz como con en la alimentación trifásica.

La soluciónLa forma compleja de la corriente de defectonecesita la utilización de DDR de tipo A3 (cf.fig. 41)

Fluctuación rápida de la tensión red-tierraEn régimen IT, un defecto a tierra a la salidadel variador no necesita el disparo, peroprovocará una fluctuación rápida de latensión de red con relación a la tierra.En efecto, contrariamente al esquema TN, elpotencial de la red no está fijado, y va aseguir las fluctuaciones impuestas por elPWM. Esto se ilustra en el esquema de lafigura 42.Por tanto, el conjunto de los receptoresconectados a la red está sometido a lasmismas fluctuaciones, incluyendo fuertesgradientes de tensión (cf. fig.43). Estosgradientes pueden significar el deterioro delos filtros capacitivos conectados entre la redy la tierra.Las solucionesPara mejorar la CompatibilidadElectromagnética, no se aconseja lautilización de filtros CEM en las redes enesquema IT (cf. norma CEI 61800-3).Cuando es necesaria la reducción de lasemisiones HF, una solución adecuada escolocar en la entrada del variador un filtroCEM sin conexión a tierra.Para eliminar el fenómeno de fluctuaciónrápida de tensión, se recomienda lainstalación de un filtro «seno» a la salida delvariador: elimina cualquier gradiente elevadode tensión aplicado sobre el motor y sobre elcable de alimentación.

5.4 Fallo a la salida del variador con un esquema IT

Fig. 40: Corriente de defecto en alimentaciónmonofásica.

Fig. 41: Ejemplo de DDR de tipo A adaptable a undisyuntor BT (Bloque Vigi C60-300 mA – MerlínGerin).

Fig. 42: Defecto a tierra en régimen IT

Fig. 43 Fluctuación del potencial (Vz) del neutrode la red.

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DescripciónLos dispositivos usuales de protección sonadecuados para la medida de corrientes dedefecto alterno. No obstante, los defectos deaislamiento sobre el bus DC del variador osobre el circuito de disipación de la energíade frenado (función cumplida por unaresistencia Rf habitualmente exterior a losvariadores) provocan la circulación (cf. fig. 44)de una corriente con componente continua(cf. fig. 45 con una alimentación trifásica y cf.fig. 46 con una alimentación monofásica).

5.5 Corriente de defecto con componente continua

La soluciónA pesar de esta componente continua losdispositivos de protección deben permaneceroperacionales.Si es posible un defecto de aislamiento sobreel bus DC, o sobre el circuito de la resistenciade frenado, es necesario utilizar DDR de tipo Bcuando se alimenta el variador en trifásico.Cuando se alimenta en monofásico, interesamontar un DDR de tipo A.

Regla práctica de asociación de DDR! En el primer caso, con un esquema IT,ilustrado en la figura 47, la corriente dedefecto tiene componente continua. El DDRaque asegura la protección complementariacontra el contacto directo debe pues sersensible a este tipo de corriente.! En el segundo caso (cf. fig. 48), se colocanen cascada dos DDR.En caso de defecto en el bus DC, la corrientede defecto puede ser insuficiente para activarel DDR2. En cambio, esta corriente decomponente continua puede ser suficientepara saturar el toro de medida del DDR1,impidiéndole actuar en caso de un defecto queocurra en otra salida.

Fig. 44: Defecto entre la resistencia de frenado ytierra.

Fig. 45: Corriente en caso de defecto en laresistencia de frenado, para una alimentacióntrifásica y una resistencia de defecto igual a 1 kW

Fig. 46: Corriente en caso de defecto en laresistencia de frenado, para una alimentaciónmonofásica y una resistencia de defecto igual a 1k W

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! La regla es pues la siguiente:Si la corriente de defecto puede tener unacomponente continua, es necesario unDDR de tipo A o B según la alimentación.Entonces todos los DDR por los cualespueda circular esta corriente deben ser detipo idéntico, A o B.

Esta condición debe cumplirse, en particular:" en caso de que estos DDR estáncolocados en serie," en esquema IT, porque a los DDR puedenafectarles defectos dobles que se produzcanen diferentes salidas.

Fig. 47: Riesgo de cegamiento del DDRa Fig. 48: Riesgo de cegamiento del DDR1

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A partir de los principios! de implantación de los dispositivos deprotección de sobreintensidades(cortocircuito y sobrecarga) tratados en elcapítulo 2,! de protección de las personas, objeto delcapítulo 3,

6 Recomendaciones de elección y de instalación

! y los fenómenos particulares expuestosen el capítulo precedente,este capítulo ofrece recomendacionesprácticas que responden a la pregunta: ¿cómo proteger bien un circuito que contienevariadores de velocidad?

Recomendaciones particulares:! Conectar sólo un único variador a cadaDDR,! Prever un DDR como medida de

6.1 Elección de los DDR (cf. fig. 49)

protección complementaria contra uncontacto directo cuando la resistencia defrenado sea accesible.

Los CPI con inyección de corriente continuapueden ser “engañados” por un defecto quepresenta una tensión continua entre red ytierra. Según la polaridad de esta tensión, elnivel de aislamiento aparecerá falsamenteampliado o disminuido.Así pues, en las redes que alimentan, sinseparación galvánica, equipos que contienenbuses DC como los variadores de velocidad,sólo se pueden utilizar CPI con inyección decorriente alterna.Sin embargo, en caso de defecto a la salidade un convertidor de frecuencia, la medida deaislamiento puede resultar falseada (cf. fig.50). En efecto, el convertidor se comportacomo una fuente de tensión de amplitud y

6.2 Elección de los CPI

frecuencia variable. Esta tensión se añade ala tensión de medida inyectada por el CPI. Sila frecuencia de esta tensión es próxima dela frecuencia de medida, la medida resultafalseada.

Fig. 49: Tipo de DDR en función del ECT y de la protección deseada.

Fig. 50 Perturbación de la medida del CPI.

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Protección

...contra un contacto indirecto ... contra un contacto directo

Alimentación Trifásica Monofásica Trifásica MonofásicaCaracterísticasmateriales y deinstalación

Sin dobleaislamiento delbus DC

Con dobleaislamientodel bus DC

Es posible que se necesite una medida deprotección complementaria para el casode riesgo de fallo de otras medidas deprotección contra los contactos directoso para el caso de imprudencia de losusuarios (cf. normas de instalación)

ECT: TT (o IT conmasas nointerconectadas)

Tipo B, de bajasensibilidad(³ 300 mA)

Tipo A de bajasensibilidad (³ 300 mA)

Tipo B30 mA

Tipo A30 mA

ECT: TN-S Tipo A de baja sensibilidad(³ 300 mA) [*]

ECT: IT


Las perturbaciones mencionadas en lospárrafos precedentes pueden provocardisparos intempestivos de las protecciones.Para una buena continuidad de servicio esrecomendable seguir las indicaciones que seseñalan a continuación.

Precauciones en relación con los DDR! Escoger un modelo adecuado4, queincluya:" un filtrado de las corrientes HF," una temporización (evita los disparosdebidos a la carga de las capacidadesparásitas en el momento de la puesta entensión). No es posible la temporización paralos aparatos de 30 mA. En este caso escogeraparatos inmunizados contra los disparosintempestivos, por ejemplo DDR coninmunidad reforzada de la gama s.i. (MarcaMerlin Gerin).! Aumentar, si es posible, el umbral dedisparo respetando los valores límites fijadospara la protección de las personas.Estas precauciones completan las reglasdadas en el apartado 5.5 referentes a laasociación de los DDR.

Precauciones en relación con los CPIEscoger un modelo adecuado:! del tipo de inyección de corriente alterna,o! de impulsos codificados, permitiendodespreocuparse de la frecuencia de salidadel variador.

6.3 Prevención de los malos funcionamientos

Precauciones relacionadas con lainstalaciónLa instalación de los convertidores debehacerse conforme a las normas EN 50178 yCEI 61800-3.Pueden resultar necesarias ciertasprecauciones suplementarias:! Reducir en lo posible las capacidades atierra, para esto:" Evitar los cables blindados cuando elentorno de utilización lo permite," Reducir la longitud de cable entre elvariador y el motor,Efectuar un cableado siguiendo las reglasdel arte," Evitar los filtros CEM o escoger filtros concapacidades pequeñas (en particular enrégimen IT)! Reducir la frecuencia del PWM(reducción del número de conmutaciones porsegundo y por tanto reducción del valor eficazde las corrientes HF),! Repartir los variadores entre varios DDR(para no reunir las corrientes de fuga),! Colocar un filtro «seno» a la salida delvariador(eliminación de los gradientes de tensiónaplicados sobre los cables),! Utilizar un transformador de aislamiento ycolocar el DDR aguas arriba (separación delcircuito perturbado por el variador de su redde alimentación).


Normas «de productos»! CEI 60479: guía de los efectos de unacorriente que pasa a través del cuerpohumano.! CEI 60755: reglas generales relativas alos dispositivos de protección de corrientediferencial residual.! CEI 60947-2, EN 60947-2, UNE-EN60947-2:: Aparamenta de baja tensión – Parte2: interruptores automáticos.! CEI 61008, EN 61008, UNE-EN 61008:interruptores automáticos de corrientediferencial residual para usos domésticos yanálogos.! CEI 61009, EN 61009, UNE-EN 61009:Interruptores automáticos para actuar porcorriente diferencial residual, con dispositivode protección contra sobreintensidadesincorporado, para usos domésticos yanálogos (AD).! CEI 61800-3: EN 61-800-3, UNE EN-61800-3: accionamientos eléctricos depotencia a velocidad variable - Parte 3 Normade producto relativa a CEM, incluyendométodos de ensayo específicos.! EN 50178, NF EN 50178, , UNE-EN50178: equipo electrónico para uso eninstalaciones de potencia.! UTE C 60-130: dispositivos de protecciónde corriente diferencial residual.! NF C 61-420: pequeños interruptoresdiferenciales.! NF C 62-411: material de conexión yanálogos, interruptores diferenciales parapaneles de control de las instalaciones deprimera categoría.

Normas «de instalación»! CEI 60364, NF C 15-100: instalacioneseléctricas a baja tensión.

Bibliografía

Cuadernos Técnicos Schneider Electric

! Los Dispositivos DiferencialesResiduales en BT. R. CALVAS, CuadernoTécnico n ° 114.! Protección de las personas y lasalimentaciones estáticas sin corte. J-N.FIORINA, Cuaderno Técnico n ° 129.! Los esquemas de conexión a tierra en BT(regímenes de neutro). B. LACROIX y R.CALVAS, Cuaderno Técnico n ° 172.! Los esquemas de conexión a tierra en elmundo y su evolución. B. LACROIX y R.CALVAS, Cuaderno Técnico n ° 173.! Perturbaciones de los sistemaselectrónicos y los esquemas de conexión atierra. R. CALVAS, Cuaderno Técnico n ° 177.! El esquema IT (neutro aislado) deconexión a tierra en BT. F. JULLIEN y I.HEREDERO, Cuaderno Técnico n ° 178.! Coexistencia corrientes fuertes -corrientes débiles. R. CALVAS y J.DELABALLE, Cuaderno Técnico n ° 187.

(Footnotes)1 NOTA DEL TRADUCTOR: Este circuito de filtradoya está incluido en los interruptoresdiferenciales superinmunizados si de MerlinGerin.2 Nota del Traductor: La utilización deinterruptores diferenciales superinmunizadossi de Merlin Gerin permite incrementar elnúmero de variadores alimentados por unsolo DDR.3 NOTA DEL TRADUCTOR: Nuevamente, en estoscasos es aconsejable utilizar interruptoresdiferenciales superinmunizados si de MerlinGerin.4 NOTA DEL TRADUCTOR: Los interruptoressuperinmunizados si de Merlin Gerin yaincorporan de serie tanto el filtro de HF comouna acumulación de energía.

Cuaderno Técnico nº 204 - Ingeniería de Sistemas y...

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