CARGAS NO LINEALES

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Joaquin Osorio Bedoya

unread,
Jul 2, 2011, 1:52:18 PM7/2/11
to lista Eléctrica SM
Buenas tardes.

En el reglamento tecnico colombiano RETIE, establece en el numeral f del articulo 15.2 lo siguiente:

"En sistemas trifásicos de instalaciones de uso final con cargas no lineales, el conductor de neutro
debe ser dimensionado con por lo menos el 173% de la capacidad de corriente de las cargas no
lineales de diseño de las fases, para evitar sobrecargarlo."

Mi pregunta es: A que cargas se refieren como cargas no lineales?  Los computadores podrian considerarse como tal?

Muchas gracias.

--
JOAQUIN OSORIO B.
Ingeniero Electricista
Pereira - Colombia

Jose Luis Falcon Chavez

unread,
Jul 2, 2011, 2:32:47 PM7/2/11
to Joaquin Osorio Bedoya, lista Eléctrica SM

En el libro esmeralda IEEE-1100 te indica lo siguiente:

 

2.2.44 linear load: A load that draws a sinusoidal current wave when supplied by a sinusoidal voltage

Source

 

2.2.51 nonlinear load: A load that draws a nonsinusoidal current wave when supplied by a sinusoidal

voltage source. (IEEE Std 519)

 

2.2.52 nonlinear load current: Load current that is associated with a nonlinear load. See also: nonlinear

load.

 

En la NOM-001-SEDE-2005 (Norma Mexicana) te indica:

 

Carga no lineal: Aquella donde la forma de onda de la corriente eléctrica en estado estable no siga la

forma de onda de la tensión eléctrica aplicada.

NOTA: Ejemplos de cargas que pueden ser no lineales: equipo electrónico, alumbrado de descarga

eléctrica/electrónica, sistemas de velocidad variable, hornos de arco eléctrico y similares.

 

Y el neutro se debe dimensionar al 173% mínimo debido a un análisis que viene en el IEEE Std 1100, del cual te pongo un resumen

 

 

IEEE

Std 1100-2005 CHAPTER 4

90 Copyright © 2006 IEEE. All rights reserved.

 

The following example, for the purpose of analysis, shows that the practical worst-case neutral current is

approximately 1.73 times the phase current. (See EPRI PQTN Brief No. 33 [B13].) Following is the formula

for rms current, Irms of the function i(t). For a particular period of time T, the area of the function squared

[i2(t)] is divided by the time period T, and then the square root taken.

 

As shown in Figure 4-27, phase currents consisting of pulses of short duration could create a situation in

which the frequency of the neutral current was three times the fundamental. Though this may not be the

theoretical maximum of distortion, it certainly is very significantly distorted. The rms values of phase and

neutral currents are shown below the pulses. Notice that the a2t/T cancels out, and the ratio between the

phase current and the neutral current is 1.73.

 

If the example is changed to be triangular shaped pulses, the area of each pulse is 1/2 of the previous

example, but the ratio remains 1.73.

 

This true-rms current can dangerously overload the neutral conductor path itself, buses, or the end

terminations/connections, unless they are suitably rated for the increased ampacity. Since the neutral

conductor can be subject to approximately 1.73 times the rms current of the phase conductor, which can

cause overheating of wiring systems and in equipment where this was not taken into consideration, a 200%

rated neutral path, buses, and termination/connection system is the recommended practice for circuits where

the load is primarily made up of switch-mode power supplies, such as those found in computer, office of

information technology equipment (ITE). This subject is discussed in more detail in Chapter 8.

This is a particular problem in that neutral conductors are not subject to the normal overcurrent protection

(provided for the phase conductors) in ac distribution systems (see NFPA 75 and IEEE Power Systems

Harmonics Working Group Report [B28]).

The most common effect observed to date, however, appears to be the burning open of the neutral path at a

point of connection or splice (e.g., at the transformer or panel board neutral bus-lug-wire point), with the

result that the line-neutral connected nonlinear (and any other) loads are left connected to a floating neutral.

This condition easily results in current unbalance conditions with the result that victim loads are forced to

carry excess line current as dictated by the demands of the loads connected across the other two phases and

neutral. They also experience excessive voltage being applied to their input power terminals during these

kinds of events. Therefore, damage to the involved loads is almost certain and can be very costly if they are

associated with electronic equipment and systems.

It should be noted from a practical standpoint, most wiring systems are not predominantly loaded to capacity

with balanced single-phase nonlinear loads, so the likelihood of a serious problem is minimal. The

consideration for neutral conductor component overheating is most applicable to those circuits in

commercial buildings where the predominant loads are switch-mode power supplies.

 

Espero te sirva…saludos desde México

 

ING. JOSE LUIS FALCON

DIPSA CONSTRUCTORA

AREA ELECTRICA

55-3400-4806

 

jlfa...@grupodipsa.com.mx

image001.png

JOACO

unread,
Jul 3, 2011, 8:40:49 AM7/3/11
to LISTA ELECTRICA "SALVADOR MARTINEZ"
Buenos dias.

Agradezco las respuestas de todos los compañeros y de mi parte queda
resuelta la inquietud.

Atentamente,

JOAQUIN OSORIO B.
Ingeniero Electricista
Pereira - Colombia

On 2 jul, 13:32, "Jose Luis Falcon Chavez"
> Espero te sirva…saludos desde México
>
> ING. JOSE LUIS FALCON
>
> DIPSA CONSTRUCTORA
>
> AREA ELECTRICA
>
> 55-3400-4806
>
> jlfal...@grupodipsa.com.mx
>
> De: listaele...@googlegroups.com
> [mailto:listaele...@googlegroups.com] En nombre de Joaquin Osorio
> Bedoya
> Enviado el: sábado, 02 de julio de 2011 12:52 p.m.
> Para: lista Eléctrica SM
> Asunto: [LESM] CARGAS NO LINEALES
>
> Buenas tardes.
>
> En el reglamento tecnico colombiano RETIE, establece en el numeral f del
> articulo 15.2 lo siguiente:
>
> "En sistemas trifásicos de instalaciones de uso final con cargas no
> lineales, el conductor de neutro
>
> debe ser dimensionado con por lo menos el 173% de la capacidad de corriente
> de las cargas no
>
> lineales de diseño de las fases, para evitar sobrecargarlo."
>
> Mi pregunta es: A que cargas se refieren como cargas no lineales?  Los
> computadores podrian considerarse como tal?
>
> Muchas gracias.
>
> --
> JOAQUIN OSORIO B.
> Ingeniero Electricista
>
> Pereira - Colombia
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Andres Felipe Jaramillo

unread,
Jul 3, 2011, 12:58:23 PM7/3/11
to JOACO, LISTA ELECTRICA "SALVADOR MARTINEZ"
Joaco:

Sin embargo el RETIE tiene un error.  Las cargas no lineales que recargan el hilo neutro, son las que contienen terceros armónicos ( 3 y 9 en espacial).  Por ejemplo, los variadores de velocidad y rectificadores, son no lineales y no producen terceros armónicos y su alimentación ni siquiera necesita neutro.  Los terceros armónicos son de secuencia cero y se suman aritméticamente en el neutro, a diferencia de lso 5, 7, 11 y 13 que son de sec positiva y negativa y por lo tanto se anulan (compensan fasorialmente) en el neutro.

Yo una vez hice un diseño sin neutro por que era para un sistema de variadores y me exigieron ponerlo por que el RETIE exige que sea de 173% del calibre cuando hay cargas no lineales.  Entre otras cosas, no se de donde sale una cifra tan exacta (173%).  Paradójicamente parecida al raiz de 3, pero no tienen NADA que ver.

Es algo por ajustar del RETIE, espero lo hagan cuando se actualice la versión.

Andrés Felipe Jaramillo S
Cali-Colombia


2011/7/3 JOACO <joos...@misena.edu.co>

Andres Felipe Jaramillo

unread,
Jul 3, 2011, 6:59:01 PM7/3/11
to Jose Luis Falcon Chavez, Joaquin Osorio Bedoya, lista Eléctrica SM
Jose Luis:

No pude quedarme con la duda y consulté la IEEE 1100.  Encontré la de 1999,pero creo que no debe diferir mucho de la última versión.
Efectivamente sugieren el 173% en cargas no lineales de TERCEROS ARMÓNICOS.

Es claro que un variador de velocidad trifásico no tiene neutro, luego las cargas a 480 V no necesitan cablearse con neutro y mucho menos un neutro dimensionado al 173%.  Yo los he visto y en transformadores de mucha potencia.

Anexo en la parte inferior, un aparte de la norma.  Concretamente, pagina 105 de la IEEE Std 1100 de 1999.

¿Donde hay terceros armónicos?.

En cargas comerciales, oficinas o industrias con mucha iluminación eficiente.  Cargas con terceros armónicos:

- Luz eficiente
- Fuentes conmutadas de computadores.
- Motores monofásicos (neveras domésticas)
- Pequeñas máquinas monofásicas.

Como lo ven, estas cargas son típicas de oficinas o centros comerciales, no en industria pesada de 480 V.

Es común encontrar terceros armónicos en sistemas de 208/120 V, pero no en sistemas de 480V.

Saludos

Andres Felipe Jaramillo S
Cali-Col




4.5.4.2 Triplen harmonic-load-generated overcurrent in neutral path wiring
Excessive current in the neutral path occurs as the triplen currents (e.g., odd-ordered multiples
of 3 times the fundamental power frequency) are additive on the neutral path since they
are both in-phase and spaced apart by 120 electrical degrees. Therefore, under worst-case
conditions, the true-rms neutral current can approach 1.73 times (e.g., times) the phase
current (see Gruzs [B20]), but its signature will also be predominantly (but not exclusively) at
3 times the fundamental frequency, or 180 Hz. This kind of true-rms current can dangerously
overload the neutral conductor path itself, buses, or the end terminations/connections, unless
they are suitably rated for the increased ampacity. A 200% rated neutral path, buses, and termination/
connection system is generally recommended practice.

2011/7/2 Jose Luis Falcon Chavez <jlfa...@grupodipsa.com.mx>
image001.png

Ing. Henry Vargas

unread,
Jul 3, 2011, 7:23:14 PM7/3/11
to Andres Felipe Jaramillo, listaele...@googlegroups.com, Jose Luis Falcon Chavez, Joaquin Osorio Bedoya
Estimados,

Yo tengo el documento tecnico que justifica el 1,73 veces el dimensionamiento del neutro en función del calibre de la fase.

Efectivamente es una cuestión de armónicos mas que de cargas no lineales.

Lo publicaré mañana en la Lista, ya que no tengo mi laptop cerca.

Saludos,

Ing. Henry Vargas
Director General
Electric Force Solutions, C.A.
RIF: J-29996292-9
Correo Electronico: cont...@electricforcesolutions.com.ve
Directo: +58 414 6584384 / +58 426 5162282
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Skype: electricforceve
Twitter: @electricforceve
Caracas, Venezuela
 
"Soluciones de Ingeniería para Sistemas de Energía de Cargas Críticas"

www.electricforcesolutions.com.ve


From: Andres Felipe Jaramillo <igt.ingen...@gmail.com>
Date: Sun, 3 Jul 2011 17:59:01 -0500
To: Jose Luis Falcon Chavez<jlfa...@grupodipsa.com.mx>
Cc: Joaquin Osorio Bedoya<joos...@misena.edu.co>; lista Eléctrica SM<listaele...@googlegroups.com>
Subject: Re: [LESM] CARGAS NO LINEALES
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Joaquin Osorio Bedoya

unread,
Jul 4, 2011, 8:49:45 AM7/4/11
to Andres Felipe Jaramillo, LISTA ELECTRICA "SALVADOR MARTINEZ"
Buenos dias.
 
Andrés, por fortuna ahora el retie da la opcion de justificar desviaciones a la norma de tal forma que si tu justificas bien (el hecho de no necesitar neutro es mas que una buena justificacion)  entonces ningun inspector tiene por que exigirte que pongas un neutro y mucho menos que esté al 173%.
 
De nuevo les agradezco a todos por su valiosa información.
 

--
JOAQUIN OSORIO B.
Ingeniero Electricista
Pereira - Colombia

2011/7/3 Andres Felipe Jaramillo <igt.ingen...@gmail.com>

Pérez Jiménez, Raúl

unread,
Jul 4, 2011, 5:13:37 AM7/4/11
to henryv...@yahoo.com, Andres Felipe Jaramillo, listaele...@googlegroups.com, Jose Luis Falcon Chavez, Joaquin Osorio Bedoya
Hola,

Quizás les pueda resultar útil la información que adjunto.

Saludos,
Raúl 
Barcelona, España
image001.png
Efecto_de_los_armonicos.pdf
CT_199-La calidad de la energía eléctrica.PDF
CT_152-Los armónicos en las redes perturbadas y su tratamiento.PDF
CT_202-Las pecurialidades del 3er armónico.PDF

Andres Felipe Jaramillo

unread,
Jul 4, 2011, 12:55:02 PM7/4/11
to Joaquin Osorio Bedoya, LISTA ELECTRICA "SALVADOR MARTINEZ"
Joaco:

Una ley no debiera dejar esos vacíos.

Para justificar desviaciones hay mucho tramposo.

Ojalá corrijan eso y no se preste para interpretaciones.

Saludos, uno de estos días paso por Pereira y hablamos.

Dame tu número

Andres Felipe
Cali-Col

2011/7/4 Joaquin Osorio Bedoya <joos...@misena.edu.co>

Joaquin Osorio Bedoya

unread,
Jul 4, 2011, 1:05:39 PM7/4/11
to Andres Felipe Jaramillo, LISTA ELECTRICA "SALVADOR MARTINEZ"
Andres, pero lo que pasa es que hay cada inspector que deja de lado el criterio de Ingeniero y se dedica a pedir literalmente lo que dice el reglamento, el ejemplo tuyo es muy diciente, como es posible que te exigieran un neutro y ademas al 173% cuando la carga que estabas alimentando ni siquiera necesitaba neutro.
 
Por Pereira se les espera a todos los que quieran venir, por aqui a la orden.  Mi movil 313 609 6097
 
JOAQUIN OSORIO B.
Ingeniero Electricista
Pereira - Colombia


 
2011/7/4 Andres Felipe Jaramillo <igt.ingen...@gmail.com>
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