¿Alguna vez has escuchado hablar de los armónicos en el sistema de potencia? Estos fenómenos eléctricos pueden tener un impacto significativo en la generación y el efecto de la energía eléctrica que utilizamos a diario. En este artículo te explicaremos qué son exactamente los armónicos y cómo pueden afectar nuestro suministro eléctrico. ¡Prepárate para adentrarte en el fascinante mundo de la electricidad y descubrir cómo se generan y cómo pueden alterar nuestra vida cotidiana!
Algunas de estas perturbaciones a corto plazo en el voltaje o la corriente se pueden mitigar con supresores de picos de voltaje transitorios, reactores de línea o transformadores de aislamiento. Sin embargo, estos dispositivos generalmente tienen poco o ningún efecto sobre las corrientes o voltajes armónicos.
El THD (para una forma de onda de voltaje) viene dado por la siguiente fórmula:
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| THD (para una forma de onda de voltaje) |
¿Cómo se generan los armónicos en el sistema de potencia?
Los armónicos del sistema de potencia son generados por cargas no lineales. Una carga no lineal es un elemento de circuito que consume corriente de manera no sinusoidal. Hasta hace poco, la mayoría de las cargas de fábrica eran principalmente lineales, con una forma de onda de corriente que coincidía estrechamente con la forma de onda de voltaje sinusoidal y cambiaba en proporción a la carga.
Sin embargo, más recientemente, las cargas de fábrica con componentes no lineales principales han aumentado drásticamente. Dispositivos no lineales que causan la mayoría de los problemas generalmente se pueden agrupar en dos categorías convertidores electronicos de potencia otro dispositivos de arco.
Convertidores electrónicos de potencia
Un convertidor de potencia electrónico cambia la energía eléctrica de una forma a otra, generalmente rectificando el voltaje de CA en CC y utilizando el voltaje de CC directamente o sintetizando un nuevo voltaje de CA. Este cambio se logra mediante el uso de dispositivos de estado sólido: rectificadores de control de silicio (SCR). ), diodos, transistores—para conmutar periódicamente los circuitos conductores del convertidor.
A continuación se muestran algunos nombres comunes que normalmente se asocian con los convertidores de potencia electrónicos.
Nombres comunes dados a los convertidores de potencia electrónicos.
• Accionamientos de velocidad ajustable
• Unidades de frecuencia variable
• Unidades SCR
• Variadores de motor de CA (CA/CC/CA)
• Accionamientos de motores de CC (CA/CC)
• Rectificadores trifásicos de onda completa
• Convertidores trifásicos de onda completa
• Convertidores de seis pulsos
Como aprecian la mayoría de los ingenieros de planta, hay un mayor uso de unidades electrónicas debido a su capacidad para accionar un motor o un proceso de manera más eficiente o precisa.
Dispositivos de arco
Los hornos de arco y los soldadores son los dos tipos de dispositivos de arco que causan la mayor distorsión armónica, aunque la iluminación del arco (fluorescente, vapor de mercurio) también causará pequeños grados de distorsión armónica.
Otro equipo
Efecto de los armónicos
resonancia
El uso de dispositivos tanto capacitivos como inductivos en los sistemas de distribución conduce a fenómenos de resonancia, lo que resulta en valores de impedancia extremadamente altos o bajos. Estas variaciones de impedancia modifican la corriente y la tensión en el sistema de distribución.Aquí trataremos únicamente los fenómenos de resonancia en paralelo, que son los más frecuentes.
Considere el siguiente diagrama simplificado, que muestra una instalación compuesta por:
- un transformador que suministra energía,
- cargas lineales,
- cargas no lineales que causan corrientes armónicas,
- Condensadores de corrección del factor de potencia.
>Esta distorsión de tensión va acompañada de la circulación de corrientes armónicas en el circuito Ls + C superiores a las corrientes armónicas inyectadas. El sistema de distribución y los condensadores de corrección del factor de potencia están sujetos a corrientes armónicas considerables, lo que genera riesgo de sobrecarga.
Aumento de pérdidas
Pérdidas en conductores
La potencia activa transmitida a una carga depende de la corriente fundamental. Cuando la corriente consumida por la carga contiene armónicos, el valor rms de la corriente (Iᵣₘₛ) es mayor que la fundamental I₁
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| Distorsión armónica total (THD) |
Pérdidas en máquinas asíncronas
armónicos de tensión, cuando se aplican a máquinas asíncronas, provocan el flujo de corrientes con frecuencias superiores a 50 Hz en el rotor. Estas corrientes provocan pérdidas adicionales que son proporcionales a Uh²/h.
Pérdidas en capacitores
Así que lee
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