Los armónicos son frecuencias múltiplos de la frecuencia fundamental de trabajo del sistema y cuya amplitud va decreciendo conforme aumenta el múltiplo. Cuando se habla de los armónicos en las instalaciones de energía, son los armónicos de corriente los más preocupantes, puesto que son corrientes que generan efectos negativos.
Un dispositivo no lineal es aquel en el que la corriente no es proporcional al voltaje aplicado. La Figura 1 ilustra este concepto por el caso de una tensión sinusoidal aplicada a una resistencia no lineal simple en la que la tensión y la corriente varían según la curva mostrada. Mientras que la tensión aplicada es perfectamente sinusoidal, la corriente resultante se distorsiona.
Aumentar el voltaje en un pequeño porcentaje puede hacer que la corriente se duplique y tome una forma de onda diferente. Esta es la fuente de la mayoría de la distorsión armónica en un sistema de potencia.
Figura 2 ilustra que cualquier forma de onda distorsionada periódica puede expresarse como una suma de sinusoides. Cuando una forma de onda es idéntica de un ciclo a otro, puede representarse como una suma de puras ondas sinusoidales en la que la frecuencia de cada sinusoide es un múltiplo entero de la frecuencia fundamental de la onda distorsionada. Este múltiplo se llama un armónico de lo fundamental, de ahí el nombre de este tema.
La suma de sinusoides se conoce como series de Fourier, el nombre del gran matemático que descubrió el concepto.
Debido a la propiedad anterior, la serie de Fourier El concepto se aplica universalmente en el análisis de problemas armónicos. El sistema ahora se puede analizar por separado en cada armónico. Además, encontrar la respuesta del sistema de una sinusoide de cada armónico individualmente es mucho más sencillo en comparación con el de las formas de onda distorsionadas completas. Las salidas en cada frecuencia se combinan para formar un nuevo series de Fourier, desde donde se puede calcular la forma de onda de salida, si se desea.
A menudo, solo las magnitudes de los armónicos son de interés. Cuando los semiciclos positivos y negativos de una forma de onda tienen formas idénticas, la serie de Fourier solo contiene armónicos impares. Esto ofrece una simplificación adicional para la mayoría de los estudios de sistemas de energía porque la mayoría de los dispositivos comunes que producen armónicos tienen el mismo aspecto para ambas polaridades. De hecho, la presencia de armónicos uniformes es a menudo una pista de que algo anda mal, ya sea con el equipo de carga o con el transductor utilizado para realizar la medición.
Hay excepciones notables a esto, como los rectificadores de media onda y los hornos de arco cuando el arco es aleatorio.
Generalmente, los armónicos de orden superior (por encima del rango de 25 a 50, dependiendo del sistema) son despreciables para el análisis del sistema de potencia.
Si bien pueden causar interferencias con baja potencia. Los dispositivos electrónicos, por lo general, no están dañando el sistema de energía. También es difícil recopilar datos suficientemente precisos para modelar sistemas de energía a estas frecuencias. Una excepción común a esto ocurre cuando hay resonancias del sistema en el rango de frecuencias. Estas resonancias se pueden excitar entibando o cambiando los transitorios en los convertidores de potencia electrónicos. Esto causa formas de onda de voltaje con múltiples cruces por cero que interrumpen los circuitos de temporización. Estas resonancias generalmente ocurren en sistemas con cable subterráneo, pero sin condensadores de corrección del factor de potencia.
Si el sistema de potencia se muestra como serie y Los elementos de derivación, como es la práctica convencional, la gran mayoría de las no linealidades en el sistema se encuentran en los elementos de derivación (es decir, lod). La impedancia en serie del sistema de suministro de potencia (es decir, la impedancia de cortocircuito entre la fuente y la carga) es notablemente lineal. También en los transformadores, la fuente de armónicos es la derivación en derivación (impedancia de magnetización) del modelo común en “T”; La impedancia de fuga es lineal.
Así, las principales fuentes de distorsión armónica. En última instancia, serán las cargas de los usuarios finales. Esto no quiere decir que todos los usuarios finales que experimenten distorsión armónica tendrán en sí mismos fuentes significativas de armónicos, sino que la distorsión armónica generalmente se origina con la carga o combinación de cargas de algún usuario final.
FUENTE: Calidad de los sistemas de energía por Roger C. Dugan / Mark F. Mc Granaghan
