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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