INTRODUCCIÓN El fenómeno de los armónicos es
un problema creciente, tanto para los suministradores de
electricidad como para los usuarios. Este fenómeno
relativamente nuevo, debido al cada vez mayor uso de equipos
electrónicos en todos los ambientes, concierne a todas las
redes eléctricas de los sectores, terciario, industrial y
doméstico. Ningún entorno moderno puede escapar a
esta distorsión debida a equipos tales como :
microordenadores, servidores, tubos fluorescentes,
climatizadores, variadores de velocidad, lámparas de
descarga, rectificadores, sistemas de alimentación
ininterrumpida, hornos microondas, televisores,
iluminación halógena … Todas estas cargas se
denominan “no lineales” o deformantes”. En este
trabajo se explican que son los armónicos, sus causas,
efectos, formas de medirlos y las posibles soluciones a ser
tomadas para contrarrestar dichos efectos. CAPITULO I
DEFINICIÓNES DEFINICIÓN DESDE EL PUNTO DE VISTA
ELÉCTRICO Una función periódica no senoidal
puede ser descompuesta en la suma de una función senoidal
de la frecuencia fundamental y de otras funciones senoidales,
cuyas frecuencias son múltiplos enteros de la frecuencia
fundamental. Estas funciones adicionales son conocidas como
componentes armónicas o simplemente como Armónicos.
En sistemas eléctricos la palabra Armónicos se
utiliza para designar corrientes o tensiones de frecuencias
múltiplos de la frecuencia fundamental de la
alimentación. Si la frecuencia de la seńal
eléctrica es inferior a la fundamental, recibe el nombre
de subarmónico, ésta podría ocasionar
parpadeos luminosos, perceptibles visualmente, denominados
Flicker Los armónicos son distorsiones de las ondas
senosoidales de tensión y/o corriente de los sistemas
eléctricos, debido al uso de cargas con impedancia no
lineal, a materiales ferromagnéticos, y en general al uso
de equipos que necesiten realizar conmutaciones en su
operación normal 2
Teoría de armónicos Cualquier onda no senoidal
puede ser representada como la suma de ondas senoidales
(armónicos) teniendo en cuenta que su frecuencia
corresponde a un múltiplo de la frecuencia fundamental (en
el caso de la red = 50Hz), según la relación:
donde: V0 = Valor medio de v(t) (onda en estudio) V1 = Amplitud
de la fundamental de v(t) Vk = Amplitud del armónico de
orden k de v(t) Figura 1: Efecto de la suma de 2 frecuencias
múltiples En la tensión de alimentación la
frecuencia fundamental es de 50Hz, el segundo armónico
tiene una frecuencia de 100Hz, el tercer armónico una
frecuencia de 150Hz y así sucesivamente. La
distorsión debida a la presencia de armónicos es un
problema constante y no debe confundirse con fenómenos de
corta duración como picos, reducciones o fluctuaciones. Es
necesario notar que en (1) los límites de la suma (sigma)
son desde 1 hasta infinito. Lo que sucede en la práctica
es que no existe un número ilimitado de componentes
armónicas, sino que a partir de cierta componente (orden)
su valor es despreciable. La norma EN 50160 recomienda no tener
en cuenta los índices de la expresión (1)
superiores al orden 40ş. Un índice fundamental para
anotar la presencia de armónicos es el THD definido como:
Tal índice tiene en cuenta la presencia de todos los
armónicos y es mucho más elevado cuanto más
deformada sea la forma de onda. 3
Los armónicos se comportan como fuentes de intensidad
dispuestas en paralelo y a diferentes frecuencias donde la suma
de todas las intensidades es la corriente que alimenta a la carga
(múltiplos enteros de una frecuencia fundamental). La
frecuencia fundamental es la única que produce potencia
activa. Obtenemos una corriente distorsionada con
armónicos y podemos observar que el circuito absorbe
corriente en los picos de tensión, provocando unos
impulsos de intensidad, variables según la carga. CAUSAS
Origen y efectos de los armónicos El origen del problema
de armónicos son los receptores que consumen corrientes
distorsionadas (no senoidales). A pesar de que la tensión
en origen suele ser senoidal, las caídas de tensión
provocadas por dichas corrientes no senoidales hacen que en los
puntos de consumo (PCC, “Point of common coupling, en fig.
2) se tenga una tensión distorsionada y por tanto los
usuarios conectados a la red distorsionada sufren los efectos de
los usuarios que generan la distorsión de corriente.
Cualquier aparato que altere la forma de la onda senoidal o que
sólo use una parte de la onda causa distorsiones de la
forma de onda y en consecuencia armónicos. Todas las
seńales quedarán afectadas. La situación
más común es la distorsión armónica
debida a cargas no lineales como equipos
electrodomésticos, ordenadores personales, controladores
de velocidad de motores. La distorsión armónica
produce corrientes de valores significativos a las frecuencias de
orden impar de la frecuencia fundamental Las distorsiones
armónicas afectan considerablemente al conductor de neutro
de las instalaciones eléctricas. En la mayoría de
países la red de alimentación es trifásica
con 50/60Hz con conexión tri&aacut
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