Técnicas de mitigación de armónicos

¿Estás cansado de los armónicos que afectan la calidad de tu energía eléctrica? ¡No te preocupes más! En este artículo te presentaremos las mejores técnicas de mitigación de armónicos para que disfrutes de una electricidad de calidad y sin interrupciones. Descubre cómo puedes decirle adiós a esos molestos armónicos y mejora la eficiencia de tus equipos eléctricos. ¡No te lo pierdas!

¿Qué es Armónicos?

Armónico es una onda cuya frecuencia es múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Los armónicos son un problema de calidad de la energía que debe abordarse durante la selección del equipo. Además, se puede adoptar la mitigación de armónicos mediante filtros para mitigar los armónicos en la instalación existente.

Técnicas de mitigación de armónicos

El técnicas de mitigación de armónicos como selección de equipo, filtro sintonizado, filtro desafinado, filtro activo, el filtro híbrido se discutirá en esta publicación.


Selección de equipos

El control de velocidad del motor de inducción se puede lograr a través de variadores de frecuencia (VFD) y un sistema de recuperación de energía de deslizamiento. El control de velocidad del motor de CC se puede regular mediante DC Drive. Todas estas unidades se clasifican en categorías de carga no lineal.

Los variadores de CA y CC consumen corrientes no lineales cuando se aplica un voltaje sinusoidal y, debido a la no linealidad en el voltaje y la corriente aplicados, los variadores generan armónicos en el sistema. La magnitud de la corriente de armónicos es diferente para los diferentes órdenes de armónicos. Cuanto menor sea el orden armónico, mayor será la magnitud de la corriente.


La magnitud de la corriente armónica se puede expresar con la siguiente fórmula.

La corriente armónica de la nel ordenar armónicos

= Magnitud de la corriente fundamental/n

Donde, el n= orden de armónicos

Si la corriente fundamental del variador a una frecuencia de 50 Hz es de 100 amperios, entonces los 5elorden de corriente armónica será de 20 amperios. (100/5) y el 7el orden de corriente armónica será de 14,28 amperios (100/7). La corriente de armónicos del 25el el orden armónico es de 4 Amp (100/25).

Desde arriba, es lúcidamente claro que la corriente de armónicos combinados debido a los 5el & 7elarmónicos de orden es de 34,28 amperios, que representan alrededor del 34 % de la corriente total de armónicos. La corriente de armónicos es básicamente una corriente reactiva extraída del sistema y, debido al aumento de la corriente reactiva debido a los armónicos, aumenta la demanda de corriente aparente (VA) de la fuente de suministro.

Además del aumento de la potencia aparente, muchos más problemas como la pérdida de potencia, el aumento de la temperatura de los equipos eléctricos, los disparos molestos de los equipos electrónicos se infiltran en la red eléctrica.

orden de los armónicos

Si los variadores se seleccionan para motores de mayor potencia nominal, deben tener configuraciones de sistema de 12 pulsos. Por ejemplo, si la clasificación del motor es de 350 KW, 625 amperios, 440 voltios, y si se ejecuta en el inversor con una configuración de sistema de 6 pulsos, entonces la corriente de armónicos de orden 5 y 7 será de 125 amperios y 90 amperios respectivamente.

Si el motor funciona con el inversor de la configuración del sistema de 12 pulsos, los 5el & 7el Los armónicos de orden actual se eliminarán por completo.

Entendamos primero cuál es el número de configuraciones del sistema de pulsos en la terminología de inversor y convertidor. El número de pulsos depende de la configuración del convertidor o inversor. En un sistema trifásico, cuando el suministro trifásico se alimenta al convertidor, el número de pulsos es 6. El número de pulsos es igual al doble del número de fases.

El orden de los armónicos generados en el sistema se puede expresar con la siguiente fórmula.

N= PK +/- 1

Donde, P= No. de pulsos
K= Múltiplos Integrales, K = 1, 2, 3, 4……
Para el sistema Six Pulse,
N= 6*1 +/-1 = 6-1, 6+1
= 5, 7

Nº de fases(m) Nº de pulsos(p)= 2*m Orden de armónicos(n)= PK+/-1
3 6 5,7,11,13,17,19,23,25,29,31,35,37…
6 12 11, 13, 21, 23, 35, 37………………..
18 36 35, 37……………………

El orden de los armónicos generados en el sistema depende de la configuración de pulsos de los convertidores e inversores. Por lo tanto, es importante seleccionar el equipo que genera la menor cantidad de armónicos.

Selección de filtro armónico

Aunque todos los órdenes de armónicos son perjudiciales para un sistema de energía eléctrica, los 5el y 7elLos armónicos de orden son los más dañinos para la red eléctrica. Una de las soluciones para mitigar estos armónicos de bajo orden es instalar filtros de armónicos.

Los filtros armónicos se pueden clasificar en tres categorías, es decir filtros pasivos, filtros activos, filtros híbridos. El filtro pasivo tiene componentes pasivos como una resistencia, inductor, condensador. El filtro activo está diseñado utilizando componentes activos como dispositivos semiconductores como IGBT.

Los filtros híbridos son básicamente la 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 los filtros activo y pasivo 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 7el armónicos de 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

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, se requiere nuevamente que se realicen los 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.

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

Filtro Frecuencia de sintonización

Fr=Fs/√0.01p Hz (P es en porcentaje)

Para desafinación del 5 %

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 la red. .

Además de cancelar la corriente armónica, el filtro activo también es capaz de mejorar el factor de potencia proporcionando potencia reactiva capacitiva e inductiva de forma 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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