¿Alguna vez te has preguntado cómo mejorar la calidad de la energía eléctrica en tu hogar u oficina? ¡Pues estás en el lugar correcto! En este artículo te contaremos todo sobre la selección de filtro armónico, una solución efectiva y sencilla para asegurar un suministro eléctrico estable y sin perturbaciones. Descubre cómo estos dispositivos pueden proteger tus equipos eléctricos y mejorar la eficiencia energética. ¡No te lo pierdas!
Aunque todos los órdenes de armónicos son dañinos para un sistema de energía eléctrica, los armónicos de quinto y séptimo orden son dañinos para las redes eléctricas. Una de las soluciones para mitigar estos armónicos de bajo orden es instalar filtros de armónicos. Discutiremos en detalle los criterios para la selección del filtro armónico.
Los filtros armónicos se pueden clasificar en tres categorías, es decir, filtros pasivos, filtros activos y filtros híbridos. El filtro pasivo tiene componentes pasivos como una resistencia, un inductor y un condensador. El filtro activo está diseñado utilizando dispositivos semiconductores como IGBT.
Los filtros híbridos son básicamente una combinación de filtros activos y pasivos. Para la rentabilidad de la instalación, los filtros híbridos se utilizan para mitigar los armónicos de orden inferior utilizando los filtros pasivos y los armónicos de orden superior utilizando los filtros activos. Una combinación de filtros activos y pasivos se conoce como filtro híbrido.
Los filtros pasivos se pueden clasificar en filtros sintonizados y desafinados. La frecuencia de los 5el y 7el el orden de los armónicos es de 250 y 350 Hz respectivamente. Los filtros pasivos se utilizan generalmente para la mitigación de 5el y armónicos de séptimo orden porque la magnitud de la corriente de los armónicos de orden inferior es mayor que la magnitud de la corriente de los armónicos de orden superior.
Filtro armónico sintonizado Selección
Un filtro sintonizado funciona según el principio de proporcionar la ruta de menor impedancia para una o dos frecuencias armónicas y tiene una frecuencia de sintonización que se encuentra dentro del +/- 10 % de la frecuencia armónica que se va a filtrar. Los filtros sintonizados de un orden particular de armónicos transportan más corriente armónica ya que ofrecen baja impedancia a los armónicos dominantes.
Por lo tanto, el diseño del filtro sintonizado debe realizarse con cuidado. El filtro sintonizado se forma con una combinación de inductancia y capacitancia, por lo que son más voluminosos en comparación con el filtro desafinado y el filtro activo.
Los filtros sintonizados se pueden instalar solo después de realizar un estudio detallado de armónicos. Intrínsecamente, los filtros sintonizados no se adaptan fácilmente a los cambios en la configuración de la red eléctrica y su eficiencia suele verse alterada cuando cambia la configuración de la red.
Cada vez que se agregan nuevas cargas no lineales a la red después de la instalación de los filtros, nuevamente se requiere realizar estudios de armónicos. Se deben usar varios filtros sintonizados en paralelo si se va a filtrar más de una frecuencia armónica. La frecuencia de resonancia propia está relacionada con el factor de sintonía, que se define como la relación entre la reactancia inductiva y la capacitiva del filtro expresada como porcentaje.
El gran problema de los filtros sintonizados es que si la reactancia inductiva de la red eléctrica es igual a la reactancia capacitiva del sistema se produce el fenómeno de resonancia. El fenómeno de resonancia puede provocar el fallo de los condensadores correctores del factor de potencia.
Selección de filtro armónico desafinado
Para resolver este problema de resonancia, el filtro se desafina deliberadamente para un orden particular de armónicos. Por ejemplo, el filtro para 5el La corriente de armónicos de orden está diseñada para una frecuencia inferior a 250 Hz. Con la desafinación, un porcentaje de la corriente armónica permanece sin filtrar, pero se puede evitar la resonancia.
El factor de sintonía se puede dar a los filtros sintonizados para evitar el problema de resonancia. El factor de sintonía y la frecuencia de sintonía del filtro armónico vienen dados por las siguientes expresiones:
Factor de sintonía, p (%)
=[(Inductive reactance) / ((Capacitive reactance)] x100
= (XL/XC)*100
Frecuencia de sintonización del filtro,
Fr=Fs/√0.01p Hz (P es en porcentaje)
Para 5 % de desafinación Fr=50/√ 0,05 = 224 Hz
donde fs = Frecuencia fundamental del sistema
Frecuencia de filtro con desafinación
| Factor de desafinación (%) | Frecuencia de filtro (Hz) |
| 5 | 224 |
| 7 | 189 |
| 8 | 177 |
| 14 | 134 |
Filtro armónico activo
La tecnología PWM INVERTER es el componente básico de un filtro armónico activo. Los filtros activos son filtros armónicos de nueva generación que utilizan tecnologías y dispositivos modernos para proporcionar soluciones de filtrado revolucionarias.
El filtro activo produce el espectro de corrientes armónicas en oposición de fase al producido por las cargas no lineales, y estas corrientes armónicas generadas por los filtros activos se inyectan en el sistema en tiempo real para garantizar la cancelación efectiva de todos los armónicos presentes en el red.
Además de cancelar la corriente armónica, un filtro activo también es capaz de mejorar el factor de potencia al proporcionar potencia reactiva capacitiva e inductiva de manera continua. Actualmente, los filtros activos son las soluciones tecnológicamente más avanzadas disponibles para el filtrado de armónicos.
El filtro activo utiliza una CPU para detectar el orden y la magnitud de los armónicos presentes en la red y genera un espectro de corriente armónica en oposición de fase al espectro medido.
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