Ármonicas

¿QUÉ SON LAS ARMÓNICAS?

Para la Corriente Alterna, es la forma de la onda de la tensión o corriente producida por una máquina generadora de corriente alterna, y que en teoría es senoidal pura.
Una onda fundamental puede ser: v = V sen x para tensiones, e i = I sen x para corrientes, donde V es el valor máximo en voltaje, e I es el valor máximo en corriente.
A la onda senoidal original lallamamos "fundamental", en los sistemas de potencia en nuestro país la frecuencia es 60 Hz.
Las máquinas generadoras actuales, generan una tensión que casi es senoidal. Ésto se ha logrado por el diseño de los polos magnéticos en relación con el entrehierro; por un paso de bobinas más adecuado, y por una disposición de las ranuras en el estator con relación al campo, entre otros.
Las armónicasson ondas de frecuencias múltiplos de la fundamental. El espectro teórico (armónica) cubre todas las ondas, desde las de orden 1, 2, 3, 4. Hasta el orden n, en que n tiende al infinito.
Por lo tanto, en el caso general, las armónicas son: v = V sen nx para tensiones, e i = I sen nx para corrientes, en que n = 2, 3, 4, 5. En que n tiende al infinito.
En teoría, y la práctica así lo demuestra, enlos sistemas de potencia la amplitud de las ondas varía inversamente proporcional al orden n de la onda. En otras palabras, las ondas en que n es un número pequeño, tienen relativamente mayor amplitud que las ondas en que n es un número grande.
Por ejemplo: La onda v = 240 sen 3x tiene su amplitud, (coeficiente), mayor que una onda v = 37 sen 12 x.
Esta forma de disposición de las armónicaspuede verse con un analizador de espectros, que es un instrumento que muestra en una pantalla la disposición que guardan las armónicas de un circuito. En la pantalla se muestra la magnitud de cada armónica por la longitud de una barra, y la armónica, por lo general, por número.

EJEMPLO
Farmónicas= n*60Hz
En donde n es un entero, en esta onda senoidal se muestra a la frecuencia fundamental (60Hz) y su 2do, 3ro, 4to, y 5to armónicos.
Donde se multiplica por el orden que ocupe y la frecuencia de 60Hz.























En esta imagen la onda deformada se compone de la fundamental combinada con las componentes armónicas de 3er y 5to orden.


















¿QUÉ PRODUCE ARMÓNICAS?
Los sistemas reales siempre tienen componentes de ondasarmónicas, aunque en algunos casos, de muy baja amplitud, lo que supone una alta calidad de la energía eléctrica.
Pero estas ondas supuestas senoidales puras, en el sistema real sufren distorsión por cualquier otra circunstancia, ya sea en la misma planta generadora, en todos los conductores y en el mismo equipo de utilización. Estos disturbios pueden ser de naturaleza instantánea, de unos cuantosmilisegundos, disturbios que no tienen que ver con las armónicas.
En términos generales, podemos decir que la distorsión de las ondas de tensión y corriente en los sistemas de potencia se produce porque gran número de los componentes del sistema no tienen impedancias de características lineales. Por lo tanto, las corrientes que toman, y las caídas de potencial no son lineales, dando comoresultado ondas de potencial y de corriente, distorsionadas.
Estas ondas distorsionadas se analizan por el método de las Series de Fourier, que nos dice que están formadas por la onda fundamental, más una serie de ondas armónicas. Los componentes del sistema eléctrico que causan armónicas principalmente son:
A).- Los que operan por el principio electromagnético
B).- los dispositivos de estadosólido.

A).- Que operan bajo el principio electromagnético:
2.1.- Generadores eléctricos comunes.
Los generadores eléctricos comunes, debido a la disposición de las bobinas en el inducido, y forma del campo, siempre producen armónicas, de 3ro, 5to y 7mo orden, por su paso de bobinas de 4/5 y 5/6, pero por lo general sin consecuencia, en los generadores modernos y diseños recientes. La...