Interarmónicos en el sistema de potencia: Un fenómeno que no puedes ignorar
En el complejo mundo de los sistemas eléctricos, cada componente y cada frecuencia juegan un papel crucial en el funcionamiento eficiente y estable de nuestras infraestructuras. Entre los actores menos conocidos, pero igual de significativos, se encuentran los interarmónicos. ¿Pero qué son y por qué deberían captar nuestra atención? En este artículo, exploraremos cómo los interarmónicos impactan la calidad de la energía, las consecuencias que pueden derivarse de su ignorancia, y las estrategias para gestionar su presencia en el sistema de potencia. Prepárate para descubrir un aspecto fascinante de la ingeniería eléctrica que podría marcar la diferencia en la operación de tus instalaciones.
«Descubre cómo los interarmónicos están sacudiendo el sistema de potencia: una mirada fascinante a las frecuencias disruptivas que están desafiando la estabilidad eléctrica y causando estragos en nuestra red de distribución. A medida que nuestra dependencia de la electricidad crece, es fundamental entender estos fenómenos inesperados y explorar soluciones innovadoras para proteger y optimizar nuestro sistema de potencia. ¡Prepárate para sumergirte en el fascinante mundo de los interarmónicos y sus impactos en nuestra vida cotidiana!»
La electrónica de potencia está siendo ampliamente utilizada hoy en día para mejorar la eficiencia, flexibilidad y fiabilidad del sistema. Los dispositivos semiconductores utilizados en la electrónica de potencia son dispositivos no lineales y la corriente consumida por estos dispositivos no es lineal con respecto al voltaje. Esta no linealidad introduce armónicos en la red eléctrica. Los armónicos se clasifican en armónicos de orden par e impar. Los armónicos de orden par e impar tienen una frecuencia que es múltiplo entero de la frecuencia fundamental.
Aparte de los armónicos de orden par e impar, los interarmónicos se generan cuando se utilizan dispositivos electrónicos de potencia. La frecuencia de los interarmónicos no es igual a la frecuencia integral de la frecuencia fundamental. La frecuencia de orden interarmónico no es integral de la frecuencia fundamental.
Definición de interarmónicos
El IEEE define los interarmónicos como:
“Un componente de frecuencia de una cantidad periódica que no es un múltiplo entero de la frecuencia a la que está operando el sistema de suministro (por ejemplo, 50 Hz o 60 Hz).
La IEC define los interarmónicos como:
“Entre los armónicos de la tensión y la corriente de la frecuencia industrial, se pueden observar otras frecuencias que no son un número entero de la fundamental. Pueden aparecer como frecuencias discretas o como un espectro de banda ancha”.
Si F1 es la frecuencia fundamental y m es cualquier número positivo no entero n, mF1 es un interarmónico de F1. Cuando m es mayor que cero y menor que uno, mF1 se refiere a veces como un subarmónico de F1.
>FUENTES INTERARMÓNICAS
Cuando el convertidor estático se conmuta en no sincronización con la frecuencia de la red, el convertidor estático genera armónicos. En los convertidores e inversores conmutados en línea, el tiristor se activa en el modo de conducción directa y sigue conduciendo hasta que su corriente cae por debajo de la corriente de mantenimiento. Los tiristores se desconectan en el cruce por cero de la tensión de línea.
La conmutación síncrona de los tiristores en inversores y convertidores conmutados en línea no produce interarmónicos. Los tiristores son propensos a funcionar mal con variaciones o sobretensiones en el suministro de CA y los nuevos dispositivos transistores bipolares de puerta aislada (IGBT), que se pueden encender y apagar en cualquier momento. Esta conmutación asíncrona de convertidores o inversores que utilizan IGBT produce interarmónicos.
horno de arco se utilizan para aplicaciones de fusión. La carga varía a lo largo del ciclo de fusión. Los interarmónicos se producen debido a la variabilidad de la carga en el horno de arco. El máquinas de soldar que utilizan IGBT para controlar la tensión producen interarmónicos.
El Motor de inducción puede producir interarmónicos cuando se opera a través de un variador de frecuencia. El motor debe funcionar a la densidad de flujo nominal en la longitud del entrehierro. Si la relación V/f no permanece constante y si ocurre un estado de flujo excesivo, las ranuras del rotor y el estator pueden generar interarmónicos. Si el motor entrega un par variable, esto puede conducir a la producción de interarmónicos. La técnica PWM se utiliza en el variador de frecuencia y la forma de onda PWM se muestra a continuación.
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Convertidores de frecuencia electrónicos use un enlace de CC para convertir una frecuencia a otra. El filtrado en el bus de CC desacopla el voltaje y la corriente en cada lado del enlace. Sin embargo, este filtrado no es perfecto y genera interarmónicos en el sistema.
La característica más importante del IGBT sobre tiristor es que los IGBT se pueden encender o apagar en cualquier momento. Los IGBT se utilizan ampliamente para una variedad de aplicaciones que incluyen transmisión HVDC, compensadores estáticos (STATCOM) y variadores de frecuencia (VFD). El uso de IGBT en VSC produce interarmónicos. La modulación de ancho de pulso utilizada para el convertidor de fuente de voltaje produce interarmónicos. La frecuencia y el nivel de los interarmónicos producidos en VSC depende del número de factores de diseño (número de pulsos, niveles, etc.).
Inmersiones con carga variable como las fuentes de alimentación del sistema de tracción que usan IGBT o experimentan cambios repentinos de carga pueden producir interarmónicos, generalmente a frecuencias fijas.
EFECTOS DE INTERARMÓNICO EN SISTEMA DE POTENCIA
Efecto de los interarmónicos similar al de los armónicos
Los efectos de los interarmónicos similares a los de los armónicos causados por una señal adicional superpuesta a la fundamental se pueden clasificar en: sobrecargas, oscilaciones y distorsión. El efecto de las sobrecargas incluye pérdida de calor adicional, oscilación en el sistema mecánico, perturbaciones acústicas, etc. La distorsión de la frecuencia fundamental puede causar interferencia con el sistema de comunicación. La frecuencia fundamental distorsionada también puede provocar el cambio del cruce por cero de la forma de onda y afectar negativamente el rendimiento operativo del equipo.
Los siguientes son los efectos adversos causados por los interarmónicos y no causados por la distorsión armónica como flujos.
Parpadeo de luz causado por interarmónicos
Los interarmónicos provocan una variación en la magnitud del valor rms. La perceptibilidad del parpadeo varía con la frecuencia y la magnitud de las variaciones de voltaje.Prácticamente todos los tipos de iluminación pueden ser susceptibles al parpadeo, pero la intensidad del parpadeo puede variar para diferentes tipos de iluminación cuando están expuestos a desviaciones de voltaje causadas por interarmónicos.
Comunicación de línea eléctrica
Comunicaciones de línea eléctrica el problema ocurre debido a los interarmónicos. Las señales de protección y control de ondulación generalmente consisten en una sola frecuencia interarmónica. Por lo general, no se ven afectados por otros interarmónicos que son de menor magnitud o no coinciden con su frecuencia.
Las comunicaciones bidireccionales basadas en cambios de paso de voltaje o corriente envían bits de información que consisten en múltiples frecuencias interarmónicas. Si el rango de frecuencia de los interarmónicos es el mismo que el de la señal de comunicación de la línea eléctrica, las frecuencias de los interarmónicos interfieren con la señal de comunicación y afectan negativamente las comunicaciones de la línea eléctrica.
Con la interferencia de las frecuencias de los interarmónicos con las señales de comunicación, las señales de comunicación interferidas con las frecuencias de los interarmónicos provocan un parpadeo.
Por lo tanto, los interarmónicos tienen un efecto adverso en el sistema de potencia.
Interarmónicos en el Sistema de Potencia: Un Fenómeno que No Puedes Ignorar
Introducción a los Interarmónicos
En el complejo mundo de los sistemas eléctricos, cada componente y frecuencia juega un papel crucial en el funcionamiento eficiente de nuestras infraestructuras. Los interarmónicos, aunque menos conocidos, son significativos y merecen nuestra atención. En este artículo, exploraremos el impacto de los interarmónicos en la calidad de la energía, las consecuencias de su ignorancia y las estrategias para gestionar su presencia en sistemas de potencia.
¿Qué son los Interarmónicos?
Los interarmónicos son componentes de frecuencia que no son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental del sistema (por ejemplo, 50 Hz o 60 Hz). Según el IEEE, se definen como «un componente de frecuencia de una cantidad periódica que no es un múltiplo entero de la frecuencia a la que está operando el sistema de suministro». La IEC también señala que pueden observarse frecuencias que no son números enteros respecto a la fundamental, ya sea como frecuencias discretas o como un espectro de banda ancha.
Generación de Interarmónicos
Los interarmónicos se generan típicamente por dispositivos electrónicos de potencia, cuya operación a frecuencias variables produce cambios en el voltaje y la corriente. Esto incluye:
- Cargas que operan en estado transitorio.
- Cambios en la modulación de voltaje o corriente.
- Dispositivos como IGBT y variadores de frecuencia que activan la producción de interarmónicos.
Impacto de los Interarmónicos en el Sistema de Potencia
Los interarmónicos pueden causar efectos adversos similares a los producidos por los armónicos, incluyendo:
- Sobrecargas
- Distorsiones en la señal de voltaje
- Oscilaciones en sistemas mecánicos
- Pérdida de calor adicional en equipos eléctricos
- Problemas acústicos
Gestión de Interarmónicos
Para mitigar los efectos de los interarmónicos, es crucial implementar estrategias de gestión que incluyan:
- Uso de filtros que eliminen frecuencias no deseadas.
- Implementación de sistemas de monitoreo para detectar la presencia de interarmónicos.
- Diseño adecuado de sistemas eléctricos que minimicen la generación de interarmónicos.
Conclusión
Los interarmónicos son un fenómeno relevante en la calidad de la energía eléctrica. Comprender su naturaleza y efectos es esencial para garantizar la estabilidad de los sistemas de potencia. La electrónica de potencia, aunque mejora la eficiencia, puede generar estos componentes indeseados, por lo que su gestión adecuada es vital.
Preguntas Frecuentes (FAQs)
¿Qué dispositivos generan interarmónicos?
Los interarmónicos son generados principalmente por dispositivos electrónicos de potencia, como inversores, variadores de frecuencia y ciertos tipos de soldadoras que utilizan tecnología IGBT. La conmutación asíncrona de estos dispositivos tiende a ser una de las principales fuentes de interarmónicos.
¿Cómo afectan los interarmónicos a la calidad de la energía?
Los interarmónicos pueden causar distorsiones en las señales de voltaje y corriente, conduciendo a sobrecargas y potencialmente dañando el equipo eléctrico. Esto no solo afecta la calidad de la energía, sino que también puede dar lugar a fallas en el sistema.
¿Existen estándares para medir los interarmónicos?
Sí, existen estándares internacionales que regulan la medición y el control de armónicos e interarmónicos en sistemas eléctricos, como los establecidos por el IEEE y IEC. Es importante seguir estas normativas para asegurar la calidad del suministro eléctrico.
Jacint: ¡Exacto! También tengo una anécdota sobre los interarmónicos que me viene a la mente. En una pasantía que hice en una empresa de energía, me di cuenta de lo poco que se trataba el tema, y cuando mencioné que había leído sobre ellos, todos me miraron como si estuviera hablando en otro idioma. Pero ni idea de lo crucial que son para la calidad de la energía. Aprendí que ignorarlos puede llevar a problemas que ni nos imaginamos. Así que definitivamente, ¡bien por generar conciencia sobre esto!
Yo también creo que los interarmónicos son súper interesantes, ¡y no solo eso! Recuerdo una vez en una práctica en la universidad que tuvimos que medirlos en una planta de energía. Nos dimos cuenta de cómo afectaban el rendimiento de los motores y la iluminación, y fue una locura ver en tiempo real cómo esos pequeños desajustes podían causar problemas grandes. ¡Así que sí, hay que tenerles mucho cuidado!
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He tenido mucho trato con ellos, pero recuerdo una vez cuando trabajaba en un proyecto de mantenimiento eléctrico, notamos que algunos equipos estaban funcionando de manera errática y después de investigar, nos dimos cuenta de que los interarmónicos estaban afectando su desempeño. Desde entonces, entiendo lo críticos que son en la calidad de la energía. ¡Así que estoy totalmente de acuerdo con su importancia y la necesidad de más investigación!
Skopjuvw: ¡Totalmente de acuerdo, gallon! Yo también me topé con los interarmónicos durante un trabajo práctico en la carrera y, uf, qué dolor de cabeza. A veces parece que son invisibles y realmente pueden generar problemas serios en el sistema eléctrico. Lo bueno es que, con estos artículos, se empieza a ver la luz sobre la importancia de estudiar y entender más a fondo estos fenómenos. ¡A seguir aprendiendo!
¡Qué interesante el artículo sobre interarmónicos! La verdad es que no lo había profundizado mucho antes, pero me recuerdo de una vez en la universidad que tuvimos un proyecto sobre calidad de energía, y los interarmónicos eran un tema complicado de abordar. Me costó un poco entender cómo afectan al sistema, pero al final logré captar la importancia de monitorearlos. Definitivamente creo que se necesita más conciencia sobre estos temas en el sector.
Los interarmónicos son un tema fascinante en el sistema de potencia, ya que pueden afectar significativamente la calidad de la energía y el funcionamiento de los equipos eléctricos. Es fundamental que se realicen más estudios y se implementen tecnologías para mitigar sus efectos, especialmente en entornos industriales. Comprender mejor estos fenómenos permitirá optimizar el rendimiento y garantizar una operación más eficiente y segura del sistema eléctrico. ¡Gracias por abordar este tema tan relevante!