¿Qué son los armónicos?
Fuente
La palabra "armónico" proviene de acústica.
El problema armónico del sistema eléctrico ya atrajo la atención de la gente en los años 1920 y 1930. En aquella época, en Alemania, las formas de onda de tensión y corriente se distorsionaban debido al uso de convertidores estáticos de arco de mercurio. El artículo de J.C. Read sobre armónicos de convertidores publicado en 1945 es un artículo clásico en las primeras investigaciones armónicas.
Definición
Armónicos
La palabra "armónico" proviene de acústica. El problema armónico del sistema eléctrico ya atrajo la atención de la gente en los años 1920 y 1930. En aquella época, en Alemania, las formas de onda de tensión y corriente se distorsionaban debido al uso de convertidores estáticos de arco de mercurio. El artículo de J.C. Read sobre armónicos de convertidores publicado en 1945 es un artículo clásico en las primeras investigaciones armónicas.
El análisis matemático de los armónicos ha sentado una buena base en los siglos XVIII y XIX. El método de análisis armónico propuesto por Fourier et al.
Las principales razones para la generación de armónicos son: debido al voltaje sinusoidal aplicado a la carga no lineal, la corriente fundamental se distorsiona para producir armónicos. Las principales cargas no lineales incluyen UPS, fuentes de alimentación conmutadas, rectificadores, convertidores de frecuencia e inversores.
Un armónico es un armónico físico, pero la definición numérica es ligeramente diferente. El audio con el doble de la frecuencia fundamental se denomina primer sobretono, el audio con tres veces la frecuencia fundamental se denomina segundo sobretono, y así sucesivamente.
Generación de armónicos
Causa
En un sistema de suministro de energía limpio ideal, tanto la corriente como el voltaje son ondas sinusoidales. En un circuito simple con sólo componentes lineales (resistencias, inductores y condensadores), la corriente que fluye es proporcional al voltaje aplicado y la corriente que fluye es una onda sinusoidal.
Utilizando los principios del análisis de Fourier, las señales no sinusoidales se pueden descomponer en sus partes fundamentales y sus múltiplos.
En los sistemas eléctricos, la causa fundamental de la generación de armónicos es causada por cargas no lineales. Cuando la corriente fluye a través de la carga, no está relacionada linealmente con el voltaje aplicado, formando una corriente no sinusoidal, es decir, se generan armónicos en el circuito. Algunos dispositivos en sistemas de energía, como los convertidores de potencia, se desvían de las formas de onda sinusoidales debido a la operación de conmutación de los tiristores y las características no lineales de los diodos y tiristores.
La generación de corriente armónica está relacionada con el número de pulsos del convertidor de potencia. Sólo dispositivos de 5, 7, 11, 13, 17, 19 pulsos. n veces la frecuencia de la red. Cuanto mayor sea el número de pulsos del convertidor de potencia, mayor será la frecuencia del componente armónico más bajo.
Otros equipos que consumen energía, como los reguladores controlados electrónicamente para lámparas fluorescentes, producen terceros armónicos fuertes (150 Hz).
Esta corriente no sinusoidal provoca una caída de tensión no sinusoidal a través de la impedancia (resistencia) de la red de suministro. La amplitud de la tensión armónica generada bajo la impedancia de la red de alimentación es igual al producto de la corriente armónica correspondiente y la impedancia z de la red de alimentación correspondiente a la frecuencia actual. Cuanto mayor es la frecuencia, menor es la amplitud de los componentes armónicos.
Forma de onda armónica
Mientras haya una fuente de armónicos, habrá armónicos. Los componentes armónicos también pueden llegar a la red del consumidor a través de la red de suministro de energía. Por ejemplo, el funcionamiento de la planta de un consumidor en la red de suministro de energía puede verse perturbado por armónicos generados por el equipo de otro consumidor adyacente.