Ingeniería
Estudio de Armónicas.
Estudio de Armónicas
El Suministro eléctrico en nuestro país es a una frecuencia fija (60 ciclos por segundo) por lo que los equipos eléctricos están diseñados para operar con una onda senoidal de voltaje a esta frecuencia fija.
Sin embargo, algunos equipos no generan una corriente senoidal aun cuando son alimentadas con una fuente de voltaje perfectamente senoidal. Se dice que estas cagas son no-lineales debido a que a relación instantánea entre el voltaje y la corriente no es constante, lo que provoca, lo que provoca una distorsión de la señal de corriente por lo que ésta ya no es senoidal. Esta deformación de la señal provoca el fenómeno denominado armónicas.
El número y los tamaños de los equipos creadores de armónicas en los sistemas eléctricos (tanto industriales como de oficinas), se está incrementando de manera considerable.
Adicionalmente, se está aplicando una gran cantidad de capacitores para la corrección del factor de potencia. Los bancos de capacitores no generan armónicos, pero afectan la respuesta del sistema y pueden causar condiciones de resonancia capaces de amplificar el problema de la distorsión.
Las cargas productoras de armónicas se pueden agrupar en tres diferentes categorías.
- Convertidores Estáticos (Controles de velocidad variable en A.C. y D.C., U.P.S. (no break), inversores, hornos de inducción, fuentes de poder (presentes en computadoras y otros equipos eléctricos de oficina).
- Equipos Ferromagnéticos (Transformadores, Motores y Equipo Magnético).
- Equipos de arco (Hornos de arco, Alumbrado Fluorescente, Máquinas de Soldar, Punteadoras).
ANÁLISIS DE LAS ARMÓNICAS.
El efecto de la distorsión en la onda de corriente se puede analizar como si a una onda senoidal pura a la frecuencia fundamental (60Hz), se le adicionaran ondas senoidales a frecuencias mayores, múltiplos de la fundamental (120 Hz, 180Hz, 240 Hz, etc.) Estas ondas se denominan amónicas y se identifican de acuerdo a su frecuencia con respecto a la fundamental, que se denomina orden de la armónica, por lo que podemos tener armónicas de 2° orden (120 Hz), 3er orden (180Hz), etc. Matemáticamente se pueden obtener las armónicas de una señal distorsionada por medio del cálculo de sus series de Fourier.
EFECTOS DE LAS ARMÓNICAS.
La distorsión armónica incrementa las pérdidas y el calentamiento de los componentes del sistema de potencia, debido a que incrementa el valor RMS del voltaje de la corriente, aparte de que no contribuye con el trabajo efectivo. Esto ocasiona:
- Mayores pérdidas en el Sistema.
- Envejecimiento prematuro de Equipos.
- Daños a Bancos Capacitores.
- Calentamiento en Conductores de Neutro.
- Pérdidas y Calentamiento en Motores.
- Mal funcionamiento en Controles Electrónicos.
- Interferencia de las Comunicaciones.
SOLUCIÓN A LOS PROBLEMAS ARMÓNICOS
Aunque existen soluciones ya probadas para los sistemas de armónicas, se deben tener el cuidado de seleccionar el remedio más adecuado; si se trata de un filtro, éste debe ser diseñado de acuerdo con las condiciones particulares del sistema. Existen soluciones alternativas como la instalación de transformadores de aislamiento, la reubicación de equipos reguladores, el derrateo de equipos reguladores, etc. No obstante cada proyecto de solución debe ser evaluado de manera particular.
Los equipos más usados son:
- Filtros de Rechazo.
- Filtros de Absorción.
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