Cada múltiplo de la onda fundamental se conoce como "orden de la armónica",la corriente fundamental o base (60 Hz) se conoce como de 1er orden,y una corriente armónica de tercer orden tiene una frecuencia de tres veces el valor de la onda fundamental,o sea 180 Hz.
Las corrientes y voltajes armónicos son fenómenos imperceptibles por sí mismos,se requieren aparatos especiales para medirlos,pero sus efectos son reales y muchas veces ocurren fallas relacionadas con voltajes y corrientes armónicas sin previo aviso.
El problema no solo puede sufrirlo el propio usuario propietario de los equipos generadores de corrientes armónicas,sino que a travès de las líneas de distribución y de transmisión puede propagarlo a otro usuarios de la red elèctrica,creando así una responsabilidad para sí mismo y para la compañía suministradora.
Una vez más,el progreso tecnológico ha traído consigo una contaminación grave del medio(elèctrico,en este caso) que es preciso aprender a controlar a base de una tecnología adecuada.
. CONVERTIDORES DE FRECUENCIA(VARIADORES).
. TRANSFORRECTIFICADORES(EN PROCESOS QUIMICOS).
. REACTORES CONTROLADOS POR TIRISTORES(COMPENSADORES ESTADISTICOS).
. HORNOS DE ARCO.
. EQUIPO DE SOLDADURA.
. TRANSFORMADORES SOBRE EXCITADOS.
. MOLINOS DE LAMINACION.
. MOLINOS TRITURADORES.
. EN GENERAL, CARGAS NO LINEALES.
. CONTROLADORES DE ENERGIA.
. ALARMAS.
. COMPUTADORAS.
. ELEVADORES CONTROLADOS CON ELECTROMECANICA DE ESTADO SOLIDO.
Estos son instalados cada vez en mayores proporciones en los edificios modernos,provocando altos niveles de distorsión armónica que ya es preciso tener en cuenta en la operación,mantenimiento y diseño de las redes elèctricas alimentadoras instaladas en los mismos,el contenido de 3a., 9a. y 15a. armónica que se viene encontrando ya en èste tipo de instalaciones suelen alcanzar niveles tan elevados que exigen la aplicación de tècnicas apropiadas para su manejo y control.
El análisis de estos flujos de corrientes se efectúan aplicando las leyes de Kirchhoff para cada componente armónico existente en la red y tomando en cuenta la variación de la impedancia a diferente frecuencia de los elementos de la misma.
. Problemas de funcionamiento en dispositivos elèctricos de regulación, tanto en potencia,como de control.
. Mal funcionamiento en dispositivos elèctricos de protección y medición.
. Interferencias en sistemas de telecomunicación y telemando.
. Sobrecalentamiento de los equipos elèctricos(motores,transformadores, etc...) y el cableado de potencia, con la disminución consecuente de vida media en los mismos e incremento considerable de pèrdidas de energía en forma de calor.
. Falla de capacitadores de potencia.
. Efectos de resonancia que amplifica los problemas mencionados anteriormente y pueden provocar incidentes elèctricos,mal funcionamiento y fallos destructivos de equipos de potencia.
Multiples cruces por cero en las ondas de tensión o de corriente (t)
Una onda sinusoidal perfecta solo produce un cruce por cero de cada período.
Cuando se producen los múltiples cruces por cero típicos de las corrientes armónicas,estos equipos pueden mostrar problemas de operación. Los múltiples cruce por cero pueden afectar tambièn,por interferencia electromagnètica, a las líneas de comunicación y sistemas carrier. . Pares torsores de rotación inversa en los motores elèctricos. . El flujo de corrientes armónicas de secuencia negativa:5a,11a, etc.,producen pares de rotación inversa en los motores de CA, con perjuicio en efectos dinámicos: vibraciones,inestabilidades,..etc., que esto puede acarrear.
El flujo de las corrientes armónicas provocan sobrecalentamiento por:
. INCREMENTO DE PERDIDA POR HISTERESIS DEL NUCLEO.
. INCREMENTO DEL FLUJO DE CORRIENTES DE SECUENCIA CERO POR LOS DEBANADOS DELTA.
. INCREMENTO DE LAS CORRIENTES PARASITAS POR DEVANADOS Y NUCLEO.
Estos sobrecalentamientos provocan altas pèrdidas de energía y fallos en los transformadores.
Por cada 8º a 10º C de incremento de la temperatura operacional,puede bajar a la mitad, la vida media de un transformador.
1.- PERDIDAS OHMICAS: La RI al cuadrado es igual a R de I al cuadrado 1,+ I al cuadrado de 2,+I al cuadrado de 3,etc...
La corriente eficaz aumenta al existir corrientes armónicas y esto incrementa las pèrdidas óhmicas.
En la práctica,este efecto es menos significativo para altas frecuencias,que tienden a disminuir la amplitud,cuanto mayor es el orden de las mismas.
2.- PERDIDAS POR EFECTO PELICULAR.
El flujo de altas frecuencias obliga a las corrientes parásitas a fluir concentrándose cerca de la superficie exterma de los conductores,esto provoca mayores pèrdidas óhmicas por el incremento en la densidad de la corrinete. Este efecto puede ser significativo en la práctica.
3.- PERDIDAS POR EFECTOS DE PROXIMIDAD ENTRE CABLES.
Son debidas a corrientes parásitas inducidas entre cables instalados próximos entre sí. Son más importantes cuando más altas son las frecuencias involucradas.
transformadores,interruptores,fusibles,motores,capacitores,etc.,así como los de medición y control y en general,los sistemas elèctricos de transmisión y distribución,son diseñados,normalizados y probados para corrientes sinusoidales prácticamente perfectas. Los códigos de instalación de estos equipos y sistemas se han elaborado,desde muchos años atrás,con el mismo criterio.
Sin embargo,el incremento acelerado del uso de carga no lineales en los sistemas elèctricos,debido principalmente al auge de la electrónica de potencia en estos últimos años,ha provocado una situación problemática, a veces grave,donde las corrientes armónicas generadas por los propios equipos electrónicos distorsionan la onda de corriente sinusoidal original y perturban la operación de estos mismos equipos,provocando además,calentamientos excesivos en transformadores,motores y cableados,operaciones erróneas en la electrónica de control,en las mediciones y en las telecomunicaciones,así como pèrdidas importantes de energía en forma de calor. El problema no sólo puede sufrirlo el propio usuario propietario de los equipos generadores de corrientes armónicas,sino que a travès de las lineas de distribución y de transmisión puede propagarlo a otros usuarios de la red elèctrica,creando así una responsabilidad para sí mismo y para la compañia suministradora.
Por ejemplo,
los filtros de absorción para corrientes armónicas.
Los componentes básicos de un filtro de absorción son reactores y capacitores conectados en serie y sintonizados de forma que constitiyan una baja impedancia para las armónicas que se deben absorber. El diseño tanto de capacitores como de reactores debe permitir la absorción de toda la energía que fluye por el sistema para cada armónica,ya que al presentar cada sección del filtro una impedancia casi nula para la armónica a la que se ha sintonizado,dicha sección se comporta como un sumidero de energía que puede fallar si no se dimensiona correctamente. El filtrado de 5a y 7a armónicas resuelve la mayor parte de los`problemas en la práctica. A veces,es necesario filtrar 2a,3a y 4a,o bloquear la 3a. El uso del filtro de absorción permite:
. Compensar el factor de potencia a cualquier valor deseado
. Cumplir con la norma IEEE-519 en el punto de acometida
. Optimizar energía(En realidad hay importantes disminuciones en los kwh consumidos) . Proteger los capacitores
. Eliminar resonancias
. Absorver las armónicas del sistema
. Evitar el factor de potencia adelantado,que prohibe el artículo 64 del reglamento de la Ley del Servicio Público de Energía Elèctrica. Estos se consigue usando filtros de operación automática
2.- Potencia de cortocircuito en el punto de acometida y variaciones posibles en la misma.
3.- Máximos niveles de distorsión armónica requeridos por el cliente.
4.- Condiciones ambientales.
5.- Tensión nominal de la red
6.- Potencia reactiva requerida a frecuencia fundamental.
7.- Corriente nominal y espectro de corrientes armónicas generadas por la carga.
8.-Recibos del consumo de electricidad,por lo menos de un trimestre.
