1–2 · Emisiones conducidas AF

Emisiones conducidas de alta frecuencia en plantas modernas

Name: Denka® Platinum Plate
Brand: Denka®

Las instalaciones modernas están dominadas por electrónica de potencia de conmutación rápida. Sus flancos de tensión pronunciados (dv/dt elevado) producen espectros de emisión que llegan al rango de los MHz.

Emisiones conducidas dentro de la red de la planta

Según el Whitepaper v3.0.0: las emisiones conducidas de AF (150 kHz – 30 MHz) las inyectan los equipos de conmutación y se propagan por los embarrados de baja impedancia de los DB y SMDB, desde donde circulan hacia las máquinas vecinas. La alta impedancia del transformador de la planta a estas frecuencias mantiene casi todo el ruido dentro de la instalación, por lo que el calor aparece en el lado de las máquinas: en cables y devanados por efecto pelicular, y en los rodamientos de los motores por corriente de modo común.

Emisiones conducidas dentro de la red de la planta

Con placas Denka®

01 · Los equipos de conmutación inyectan AF

Variadores, inversores FV, rectificadores y SMPS conmutan con flancos dv/dt pronunciados e inyectan corriente AF en modo diferencial y común (150 kHz – 30 MHz) en sus cables de alimentación.

En plantas sin transformador propio, parte de este ruido puede llegar al cuadro de acometida y a la red; ese caso se explica en otro ejemplo.

Dónde aparece el calor (relativo)

Devanados y rodamientos
Cables de máquina
Embarrados DB / SMDB
Alimentadores MDB
Transformador y red

Umbral de generación de calor

Efecto pelicular en cables y devanados

50 Hz · δ ≈ 9.2 mm

HF · δ 0.012–0.17 mm

La corriente de 50 Hz usa casi toda la sección de cobre (δ ≈ 9,2 mm). La corriente AF circula solo por una fina capa superficial (0,17 mm a 150 kHz, 0,012 mm a 30 MHz), por lo que su resistencia en CA —y su calor I²R— es mucho mayor.

Espesor de la capa exagerado para mayor claridad.

Animación ilustrativa basada en el Whitepaper v3.0.0: niveles relativos, no valores medidos.

Fuentes de emisión

Variadores de frecuencia (VFD)

Frecuencias portadoras PWM de 2–16 kHz; flancos dv/dt pronunciados generan armónicos hasta los MHz.

Fuentes conmutadas (SMPS)

Conmutación de 20 kHz a varios cientos de kHz, con transiciones rápidas que producen emisiones de banda ancha.

Inversores FV y rectificadores

Etapas de conmutación de alta frecuencia que acoplan ruido conducido a la red de CA.

Regímenes de frecuencia

Regímenes de frecuencia	Hz	Std.
Armónicos de bajo orden	< 2.5 kHz	IEEE 519	Gestionados con filtros de armónicos y condensadores de corrección del FP
Supraarmónicos	2 – 150 kHz	IEC 61000-2-2 / investigación	Rango regulatorio emergente
Emisiones conducidas	150 kHz – 30 MHz	CISPR 11	Banda de diseño de la placa Denka® Platinum

SCOPE

Alcance: las placas Denka® Platinum son un filtro de alta frecuencia. Complementan, y no sustituyen, a los filtros de armónicos de bajo orden IEEE 519 ni a la corrección del factor de potencia con condensadores.^{[1[1] IEC CISPR 11:2024Industrial, scientific and medical equipment — Radio-frequency disturbance characteristics — Limits and methods of measurement.,2[2] IEEE Std 519IEEE Standard for Harmonic Control in Electric Power Systems (low-order harmonics).]}

Impacto cuantificado — investigación revisada por pares

Activo	Efecto documentado de la distorsión AF	Fuente
Motores de inducción — pérdidas totales	+8,7 % a +19 % de pérdidas totales; +8,3 °C de temperatura media del devanado; ≈41 W de pérdida adicional por cada 1 °C en un motor de 37 kW^{[5[5] Aarniovuori et al., IECON 2013Induction motor losses under converter supply (+8.7% to +19% total losses).,6[6] Jiang et al., 2022Winding temperature rise and additional losses under high-frequency harmonics.]}	Aarniovuori et al., IECON 2013; Jiang et al., 2022
Motores de inducción — pérdidas en el hierro	+29 % con carga, +86 % en vacío; hasta +13 °C^{[7[7] Ding & Mi, 2011Iron losses in induction motors under PWM supply (+29% under load, +86% at no load).]}	Ding & Mi, 2011
Transformadores de distribución	Pérdidas por corrientes de Foucault hasta +33 %; envejecimiento del aislamiento un 22 % más rápido^{[8[8] Yaghoobi et al., 2020Distribution transformer eddy-current losses and insulation ageing under inverter harmonics.]}	Yaghoobi et al., 2020
Cables de MT/BT	Pérdidas supraarmónicas del 1,6–2,4 % de las pérdidas fundamentales (>10–20 % de las armónicas); actividad de descargas parciales +10 %^{[9[9] Novitskiy et al., 2020Supraharmonic losses in MV/LV cables.,10[10] Mariscotti & Mingotti, 2024Supraharmonics, cable losses and partial-discharge activity.]}	Novitskiy et al., 2020; Mariscotti & Mingotti, 2024
Aislamiento (todos los activos)	Principio de Arrhenius: la vida del aislamiento se reduce aproximadamente a la mitad por cada 10 °C de aumento^{[3[3] IEEE Std 1-2000General principles for temperature limits in the rating of electrical equipment and for the evaluation of electrical insulation (Arrhenius thermal ageing).]}	IEEE Std 1-2000
Rodamientos de motores	Los rodamientos son ≈51 % de las averías de motores; la corriente AF de modo común que se descarga por capacidades parásitas provoca picaduras EDM y estriado^{[4[4] IEEE Std 493 (Gold Book)Recommended practice for the design of reliable industrial and commercial power systems — motor failure statistics (bearings ≈51%).,11[11] Liu, 2014Bearing currents in inverter-fed motors.,12[12] Erdman et al., 1996Effect of PWM inverters on AC motor bearing currents and shaft voltages. IEEE Trans. Industry Applications.,13[13] ABB Technical Guide No. 5Bearing currents in modern AC drive systems.]}	IEEE Std 493 (Gold Book); Liu, 2014; Erdman et al., 1996; ABB Technical Guide No. 5