Efectos de los armónicos en los cables de alimentación

«Descubre cómo los armónicos pueden afectar la calidad y eficiencia de los cables de alimentación, generando problemas de temperatura, interferencias y reduciendo la vida útil de tus dispositivos. En este artículo te revelaremos todo lo que necesitas saber sobre este fenómeno y cómo evitar sus consecuencias negativas en tus instalaciones eléctricas.»

Los cables de alimentación se utilizan para transportar energía desde la fuente de suministro hasta el punto de carga. El cable tiene una resistencia de CC que depende del tamaño del cable. Cuando la corriente fluye a través del cable, la pérdida de calor I2R tiene lugar en el cable. La pérdida de calor en el cable es proporcional al cuadrado de la corriente que fluye a través del cable y proporcional a la resistencia del cable. La corriente armónica provoca un calentamiento adicional en el cable de alimentación debido al aumento I2R pérdidas.
Efectos de los armónicos en los cables de alimentación
La resistencia de CC del cable no cambia si el cable transporta la alimentación de CC; sin embargo, en el caso de la transmisión de alimentación de CA, la resistencia aumenta con el aumento de la frecuencia y también con el aumento de la corriente. La resistencia de CA del cable es mayor que la resistencia de CC del cable. Por lo tanto, la pérdida de potencia causada por el calentamiento del cable aumenta si el cable transporta corriente alterna de alta frecuencia.
Aumentó I2R Pérdidas por Armónicos

El valor RMS de la corriente aumenta cuando aumenta la magnitud de la corriente armónica. En el sistema de suministro rico en armónicos, las pérdidas en los cables aumentan debido a dos razones.
  • Aumento de la resistencia del cable con armónicos
  • Incremento de corriente RMS debido a Armónicos
¿Cómo aumenta la corriente RMS con Armónicos?
La forma de onda de la corriente armónica no es sinusoidal. Según la serie de Fourier, la forma de onda no sinusoidal se puede descomponer en múltiplos sinusoidales y enteros de la forma de onda sinusoidal. Los múltiplos integrales de la frecuencia fundamental se conocen como armónicos. Por ejemplo, tome una forma de onda de corriente no sinusoidal como se indica a continuación.
Efectos de los armónicos en los cables de alimentación
Este tipo de forma de onda actual contiene armónicos. Si sintetizamos esta forma de onda, la magnitud de los armónicos es la siguiente.
Efectos de los armónicos en los cables de alimentación

El espectro armónico de la forma de onda actual se muestra a continuación.

Efectos de los armónicos en los cables de alimentación

El valor RMS de la cabina de forma de onda de corriente no sinusoidal se calcula teniendo en cuenta la corriente armónica.

Efectos de los armónicos en los cables de alimentación
Dónde,
I1 = corriente fundamental
I5 = 5el corriente armónica
I7 = 7el corriente armónica
I11= 11el corriente armónica
El valor RMS de la corriente aumenta en un 5 % de la corriente RMS fundamental. Si la corriente fundamental es de 100 amperios y la carga extrae corriente armónica de la fuente de suministro, la corriente total que fluye será de 105 amperios. El aumento de corriente debido a la corriente armónica causa una pérdida de potencia adicional del 10 % en el cable. reducirse de acuerdo con la corriente armónica que fluye a través del cable.
Al seleccionar el cable para una carga en particular, se debe tener en cuenta la corriente armónica.
El otro factor que también contribuye al aumento de la pérdida de energía es la resistencia de CA del cable. La corriente armónica tiene una frecuencia más alta: 250 Hz, 350 Hz, 550 Hz, etc. A una frecuencia más alta, la corriente tiende a fluir en la superficie exterior del conductor. El fenómeno se denomina EFECTO PIEL. La resistencia efectiva aumenta cuando el cable de alimentación lleva la corriente de alta frecuencia. La resistencia de CA del cable de alimentación siempre es mayor que la resistencia de CC debido al efecto pelicular y al efecto de proximidad. El efecto piel es proporcional a la frecuencia y el efecto proximidad es proporcional al cuadrado de la frecuencia. Por lo tanto, aumenta la resistencia efectiva del conductor que transporta la corriente de armónicos.

Sobre voltaje debido a armónicos
Si los bancos de condensadores instalados para la corrección del factor de potencia resuenan con la inductancia del transformador, el fenómeno de resonancia puede aumentar la tensión del sistema. En esta condición, los cables de alimentación experimentan tensión de tensión y el aislamiento del cable puede fallar.
Reducción de potencia del cable
El efecto del calentamiento debido a la corriente armónica debe tenerse en cuenta al dimensionar el cable. Las curvas de reducción habituales según IEEE519 se han trazado para varios tamaños de cable para distribución armónica de 6 pulsos.
Efectos de los armónicos en los cables de alimentación
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