En un sistema Eléctrico los armónicos son componentes adicionales de una señal de onda periódica que ocurren a frecuencias múltiplos de la frecuencia fundamental.
Como podemos apreciar esta figura muestra una Onda sinusoidal perfecta a 60 Hz
Sin
embargo, esta onda podría presentar componentes adicionales denominados
armónicos o distorsión armónica.
Cuando la forma de onda de tensión deja de ser sinusoidal, aparecen perturbaciones que afectan a numerosos equipos y que dan lugar a fallos de funcionamiento y al calentamiento de los receptores y aparatos conectados a una misma red eléctrica de alimentación
El uso creciente de los equipos informáticos y de la electrónica de potencia
Efectivamente, los receptores,
como son los motores asíncronos y transformadores eléctricos, participan en la
distorsión de la onda sinusoidal de tensión, aunque no son los principales
responsables. Los circuitos electrónicos de potencia, presente en muchos
dispositivos electrónicos, así como los circuitos electrónicos existentes en
equipos informáticos, contribuyen de forma importante a la proliferación de las
perturbaciones eléctricas.
La señal distorsionada de este
modo está compuesta por armónicos que se traducen en perdidas eléctricas o
incluso en fallos de funcionamiento de la red eléctrica de alimentación.
Cada vez más, las perturbaciones
debidas a la contaminación armónica están presentes en las instalaciones y se
han convertido en un verdadero “dolor de cabeza” para los usuarios y
productores de electricidad, independientemente del sector de actividad,
industrial o terciario.
El electricista y el estudiante
de electrotecnia deben conocer este fenómeno de la contaminación armónica y
deben ser capaces de llevar a cabo las medidas eléctricas que permitían
determinar qué elementos originan estas perturbaciones, con el fin de
cuantificar el grado de contaminación armónica en una instalación eléctrica,
dentro del marco de la calidad de la energía eléctrica.
En la actualidad, la realidad de
la industria ha llevado a una evolución de las medidas necesarias, ya que ya no
es suficiente con conocer el valor eficaz de la señal analizada, sino que
también es necesario el reconocimiento de otros criterios que caractericen la
señal distorsionada, con el fin de que el técnico pueda evaluar esta
contaminación con las herramientas de medida existentes (medir el valor eficaz
real, TRMS) y proponer soluciones para limitar estas perturbaciones.
La contaminación armónica: determinación de problema
La presencia de cargas
distorsionantes utilizadas en la red da lugar a la aparición de la corriente
distorsionada (en el sentido de que no es sinusoidal). Esta corriente está
compuesta por la suma de corrientes armónicas, como acabamos de exponer.
Las corrientes armónicas
contribuyen al aumento de las perdidas por el efecto Joule en los conductores
(por ejemplo, en el cable neutro) y degradan o envejecen de forma prematura
determinados equipos.
Estas mismas corrientes
armónicas, cuando atraviesan la impedancia interna de los generadores, dan
lugar (por la ley de Ohm) a tensiones armónicas que se añaden a, o se restan
de, las tensiones fundamentales generadas por la red de distribuidor de energía
eléctrica. Por tanto, la tensión que se obtiene ya no es sinusoidal; además,
esta tensión es común a todos los restantes receptores de la red.
La contaminación presente en la
red de distribución es perjudicial para el buen funcionamiento de los demás
receptores conectados de dicha red.
El fenómeno de la contaminación
armónica, ya identificado desde hace unos años, no es reciente, pero es
actualmente cuando se encuentra en el centro de las preocupaciones del
distribuidor de energía eléctricas, así como de los industriales y usuarios de
energía eléctrica afectados por estas perturbaciones.
Hasta el momento, las
preocupaciones del distribuidor de energía eléctrica y de los usuarios se
centraban en el incremento del factor de potencia.
Las molestias ocasionadas
actualmente en la red de distribución eléctrica han llevado a los productores y
distribuidores de energía eléctrica a tener en cuenta seriamente estas nuevas
molestias, con el fin de llegar a un consenso y conseguir una red eléctrica de
mejor calidad. Vamos a abordar y a desarrollar este aspecto reglamentario y
normativo.
Las perturbaciones debidas a los
armónicos se manifiestan de dos formas en los aparatos y equipos eléctricos:
- Los efectos instantáneos debidos a las perdidas por el efecto Joule, la activación imprevista y repentina de los disyuntores (por ejemplo, magneto-térmico) y relés, o incluso perturbaciones de los dispositivos de regulación y de los equipos informáticos.
- Los efectos a largo plazo, que generan calentamientos en los condensadores y conductores, dan lugar a un envejecimiento prematuro de los equipos o incluso calentamientos debidos a las perdidas suplementarias en las máquinas y transformadores.
Este problema, hoy en día claramente identificado, afecta seriamente a la calidad de la red eléctrica, así como al tiempo de vida de los equipos eléctricos.
El análisis de las perturbaciones en la red eléctrica debe permitir determinar el nivel de contaminación armónica de la red considerada y proponer soluciones para paliar este problema.
¡Te brindamos la mejor solución para la distorsión armónica!
Los transformadores de aislamiento pueden ayudar a reducir los armónicos en una red eléctrica al aislar las cargas armónicas de la red principal. Esto se logra mediante el uso de un segundo devanado en el transformador, que está conectado en fase con el devanado principal. Los armónicos en la carga se cancelan al pasar a través del segundo devanado, lo que reduce su presencia en la red principal. Es importante destacar que existen diferentes tipos de transformadores de aislamiento con diferentes grados de eficacia para reducir los armónicos.
Evita las siguientes fallas causadas por la distorsión armónica
Alta temperatura en los conductores eléctricos
Existe la alta probabilidad que la temperatura exceda la resistencia de los conductores, y por lo consiguiente, ocurriría un incendio dentro de los conductores dentro de tu empresa.
Apagones frecuentes en tu empresa
Si la distorsión armónica es alta, esto dañaría la señal de alimentación, lo que causa sobrecarga y, por lo tanto, constantes apagones dentro de tu fábrica, paralizando así tu producción.
Sobrecalentamiento de transformadores
Los armónicos más altos aumentan las pérdidas que están asociados a la calentura del transformador. Y a mediano plazo, este calentamiento afecta al núcleo, devanado y provoca el sobrecalentamiento.
Reducción de vida útil de motores
Los armónicos pueden generar vibración excesiva, al igual que en los transformadores, esta vibración se traduce en calentamiento y por lo tanto una vital corta de los motores.
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