ES2271053T3 - Filtro de red. - Google Patents
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Abstract
Filtro de red, que presenta al menos dos entradas de fase (L1, L2, L3) y un conductor de puesta a tierra (1), en el que cada entrada de fase (L1, L2, L3) está unida a una salida de fase (A1, A2, A3) correspondiente a través de una inductancia de filtrado (2), en el que cada inductancia de filtrado (2) está unida al conductor de puesta a tierra (1) a través de una capacitancia de filtrado (3), y las capacitancias de filtrado (3) están unidas a un punto neutro común (4) que está unido, a través de una inductancia suplementaria (7), al conductor de puesta a tierra (1), caracterizado porque las inductancias de filtrado están unidas en el lado de entrada al conductor de puesta a tierra (1), y el conductor de puesta a tierra (1) representa una referencia de medida de alta frecuencia del filtro de red.
Description
Filtro de red.
La invención se refiere a un filtro de red, que
presenta al menos una inductancia de filtrado y al menos una
capacitancia de filtrado.
Se conocen filtros de red de la clase citada al
comienzo, que presentan de dos a cuatro entradas de fase y un
conductor de puesta a tierra o una carcasa de filtro, estando unida
cada entrada de fase a la salida de fase correspondiente a través
de una inductancia de filtrado. A cada lado de las inductancias de
filtrado pueden estar conectados condensadores. Estos condensadores
pueden estar conectados directamente o a través de un punto neutro,
que está unido a otro condensador, al conductor de puesta a tierra o
la carcasa de filtro. Los filtros de red conocidos pueden usarse
por ejemplo para desparasitar un convertidor conectado a la red, es
decir, impedir la alimentación de parásitos de alta frecuencia desde
el convertidor a la red de corriente. Para esto se conecta el filtro
de red entre la red de corriente y el convertidor.
Del documento DE 192 74 15 se conoce una
disposición para transmitir alta tensión, corriente continua, en la
que se une una red de corriente alteran, a través de un convertidor
estático y un transformador, a una red de corriente continua. La
disposición descrita debe impedir de modo suficiente que los
armónicos, que se generan en el convertidor, se hagan notar en la
red de tensión alterna. Asimismo la disposición debe limitar de
manera suficiente las sobrecorrientes que se generan, por ejemplo,
por fallos en el lado de la corriente continua, y además de esto
garantizar una reducción de la caída de corriente continua en
condiciones de carga.
El documento JP 56159974 describe un filtro de
red conforme al preámbulo de la reivindicación 1.
Para cumplir en unión al convertidor
determinadas normas, por ejemplo el valor límite de clase A según la
EN 55011, el filtro debe presentar determinadas características de
atenuación mínima. Con relación a la citada norma se establece en
el margen de 0,15 a 0,5 MHz un valor límite para parásitos ligados a
la línea de 79 dB \muV y de 0,5 a 30 MHz un valor límite de 73 dB
\muV (semi-valor de pico). Para cumplir estas
especificaciones es necesario que las inductancias de filtrado
utilizadas en los filtros de red conocidos presenten una inductancia
relativamente elevada.
Para materializar estas inductancias de filtrado
se utilizan normalmente los llamados estranguladores compensados en
corriente con núcleo de ferrita, que están devanados de tal modo,
que el flujo magnético inducido en el núcleo de ferrita mediante la
corriente principal (contrafase) produce una suma aproximada de
cero. Los devanados del estrangulador pueden estar compuestos de
una o varias espiras. Para obtener valores de inductancia altos es
necesario devanar un número correspondiente de espiras.
Este procedimiento de fabricación tiene el
inconveniente de que consume tiempo y costes y de que establece
unos límites estrechos, en especial con relación a la posibilidad de
ejecución mecánica (peso y tamaño) de filtros de red.
El uso de inductancias de filtrado que presentan
pequeños valores y por ello podrían fabricarse sencillamente
enchufando encima un núcleo de ferrita a través de un conductor, no
es posible con los filtros de red antes citados. Con unas
inductancias de filtrado excesivamente pequeñas se empeoran las
características de atenuación del filtro de red, de tal modo que el
filtro de red ya no cumple las normas correspondientes en unión a un
convertidor, conectado por ejemplo al mismo.
El objetivo de la presente invención es por
tanto indicar un filtro de red que, con unas inductancias de
filtrado bajas, presente buenas características de filtrado.
Este objetivo se consigue conforme a la
invención mediante un filtro de red según la reivindicación 1. De
las reivindicaciones subordinadas pueden deducirse configuraciones
ventajosas de la invención.
Este objetivo indica un filtro de red que
presenta al menos una entrada de fase y un conductor de puesta a
tierra. El conductor de puesta a tierra representa la referencia de
medida de alta frecuencia del filtro y puede estar fabricado por
ejemplo mediante una carcasa de filtro. Cada entrada de fase está
unida, a través de una inductancia de filtrado, a una salida de
fase correspondiente. Cada inductancia de fase está unida por el
lado de entrada, a través de una capacitancia de filtrado, al
conductor de puesta a tierra. Además de esto, el filtro de red
presenta al menos una inductancia suplementaria, que está dispuesta
de tal modo que entre cada capacitancia de filtrado y el conductor
de puesta tierra se conecta una inductancia suplementaria.
El filtro de red conforme a la invención tiene
la ventaja de que la acción asimétrica de desparasitado del filtro
se aumenta, mediante las capacitancias conectadas en oposición al
conductor de puesta a tierra, en el margen de ondas largas
(aproximadamente 150 kHz). Adicionalmente, con la inductancia
suplementaria se bloquea con eficacia el solape de corrientes de
tierra (aproximadamente 1 MHz) en la entrada de red, ya que la
impedancia de la inductancia suplementaria aumenta conforme crece la
frecuencia.
En una forma de ejecución especialmente
ventajosa de la invención están las capacitancias de filtrado unidas
a un punto neutro común, que está unido al conductor de puesta a
tierra a través de una inductancia suplementaria. Con ello es
posible unir el punto neutro a la inductancia suplementaria a través
de una capacitancia suplementaria conectado en serie al mismo, con
lo que se mejoran ulteriormente las características de filtrado.
Una configuración ventajosa adicional de la
invención consiste en que cada capacitancia de filtrado se una al
conductor de puesta a tierra a través de, en cada caso, una
inductancia suplementaria conectada en serie al mismo.
Mediante las características de filtrado
mejoradas pueden reducirse las inductancias de filtrado. Por ello
un filtro de red es especialmente ventajoso si las inductancias de
filtrado son inferiores a 50 \muH. Estas inductancias de filtrado
pueden fabricarse con complejidad reducida o incluso nula para el
devanado de un hilo alrededor de un cuerpo de bobina.
Inductancias de filtrado < 50 \muH pueden
materializarse ventajosamente mediante un conductor que esté
circundado por un anillo conductor magnéticamente. Tales
inductancias de filtrado pueden fabricarse con reducida complejidad,
de forma sencilla y barata, sin el devanado de un hilo.
El anillo magnéticamente conductor, que circunda
el conductor para formar una inductancia de filtrado, puede ser por
ejemplo un núcleo de ferrita. Estos núcleos de ferrita pueden
obtenerse comercialmente, con lo que la fabricación de las
inductancias de filtrado se hace todavía más sencilla y barata.
Para la inductancia suplementaria pueden usarse
valores < 50 \muH. Una inductancia suplementaria así de
pequeña es suficiente para filtrar parásitos de alta frecuencia, ya
que la resistencia de corriente alterna de una inductancia aumenta
proporcionalmente a la frecuencia. Las inductancias suplementarias
con los valores antes citados se fabrican de manera estándar como
piezas en serie y pueden obtenerse por ello de forma muy
económica.
Asimismo es especialmente ventajoso un filtro de
red en el que las capacitancias de filtrado y la capacitancia
suplementaria tengan un valor de entre 1 nF y 10 \muF. Estos
valores normales pueden materializarse fácilmente mediante
condensadores comerciales y son muy apropiados para cumplir el valor
límite de clase A según la EN 55011.
El filtro de red conforme a la invención puede
estar configurado también de forma especialmente ventajosa como
filtro de dos o tres etapas. Para esto se conectan, aparte de cada
inductancia de filtrado, dos o tres inductancias de filtrado
adicionales en serie. Un filtro de red así de dos o más etapas
presenta, frente a un filtro de una sola etapa, unas características
de filtrado todavía mejores.
A continuación se explica la invención con más
detalle con base en ejemplos de ejecución y las figuras
correspondientes.
La figura 1 muestra a modo de ejemplo la
representación esquemática de un filtro de red monofásico conforme a
la invención.
La figura 2 muestra a modo de ejemplo la
representación esquemática de un filtro de red trifásico conforme a
la invención, sin conductor neutro.
La figura 3 muestra a modo de ejemplo la
representación esquemática de otro filtro de red trifásico conforme
a la invención, sin conductor neutro.
La figura 4 muestra a modo de ejemplo la
representación esquemática de un filtro de red trifásico, con
conductor neutro.
La figura 1 muestra un filtro de red conforme a
la invención con una entrada de fase L1, una salida de fase A1, una
entrada de conductor neutro N y una salida de conductor neutro N'.
Las entradas y salidas están unidas entre sí, en cada caso,
mediante una inductancia de filtrado 2. Las entradas L1, N pueden
conectarse a una red de corriente, mientras que las salidas A1, N'
pueden conectarse por ejemplo a un convertidor. Asimismo el filtro
de red presenta un conductor de puesta a tierra 1.
En el lado de entrada de las inductancias de
filtrado 2 están dispuestas capacitancias de filtrado 3, que unen
las inductancias de filtrado 2 al conductor de puesta a tierra 1.
Entre el conductor de puesta a tierra 1 y las capacitancias de
filtrado 3 se ha conectado en cada caso otra inductancia
suplementaria 7 en serie. En el lado de entrada y salida de las
inductancias de filtrado 2 están conectadas otras capacitancias 5.
Mediante la inductancia suplementaria 7 se impide que en el lado de
salida del filtro de red se alimenten a la red de corriente los
parásitos de alta frecuencia que se producen en el conductor de
puesta a tierra 1. Mediante la capacitancia suplementaria 8 se
mejora la calidad del filtro de red, de tal modo que para las mismas
características de atenuación es suficiente con menores inductancias
de filtrado 2.
La figura 3 muestra un filtro trifásico, en el
que las capacitancias de filtrado 3 están unidas, sin una
capacitancia suplementaria adicional, directamente a la inductancia
suplementaria 7 o al conductor de puesta a tierra 1. Mediante la
inductancia suplementaria 7 se impide que en el lado de salida del
filtro de red se alimenten a la red de corriente los parásitos de
alta frecuencia que se producen en el conductor de puesta a tierra
1.
La figura 4 muestra un filtro de red trifásico,
en el que las capacitancias de filtrado 3 dispuestas en el lado de
entrada de las inductancias de filtrado 2 están conectadas a un
punto neutro 4 común del lado de entrada, que está unido a la
entrada de conductor neutro N. El punto neutro 4 del lado de entrada
está unido, a través de una capacitancia suplementaria 8 y una
inductancia suplementaria 7 conectada en serie al mismo, al
conductor de puesta a tierra 1.
Los filtros representados en las figuras son
filtros de una sola etapa, que pueden ampliarse fácilmente,
mediante una conexión consecutiva múltiple de la parte de circuito
caracterizada mediante las marcas a trazos, a filtros de varias
etapas con mejores características de filtrado.
Claims (7)
1. Filtro de red, que presenta al menos dos
entradas de fase (L1, L2, L3) y un conductor de puesta a tierra
(1), en el que cada entrada de fase (L1, L2, L3) está unida a una
salida de fase (A1, A2, A3) correspondiente a través de una
inductancia de filtrado (2), en el que cada inductancia de filtrado
(2) está unida al conductor de puesta a tierra (1) a través de una
capacitancia de filtrado (3), y las capacitancias de filtrado (3)
están unidas a un punto neutro común (4) que está unido, a través
de una inductancia suplementaria (7), al conductor de puesta a
tierra (1), caracterizado porque las inductancias de filtrado
están unidas en el lado de entrada al conductor de puesta a tierra
(1), y el conductor de puesta a tierra (1) representa una referencia
de medida de alta frecuencia del filtro de red.
2. Filtro de red según la reivindicación 1, en
el que el punto neutro (4) está unido a la inductancia suplementaria
(7) a través de una capacitancia suplementaria (8) conectada en
serie al mismo.
3. Filtro de red según la reivindicación 1 ó 2,
en el que las inductancias de filtrado (2) son inferiores a
50 \muH.
50 \muH.
4. Filtro de red según las reivindicaciones 1 a
3, en el que las inductancias de filtrado (2) están formadas por un
conductor que está circundado por un anillo conductor
magnéticamente.
5. Filtro de red según las reivindicaciones 1 a
4, en el que las inductancias de filtrado (2) están formadas por un
conductor que está circundado por un núcleo de ferrita.
6. Filtro de red según las reivindicaciones 1 a
5, en el que la inductancia de filtrado (2) es inferior a
50 \muH.
50 \muH.
7. Filtro de red según las reivindicaciones 1 a
6, en el que a cada inductancia de filtrado (2) se conectan en serie
una o varias inductancias de filtrado.
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