Armonicos

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Instalaciones Eléctricas de Interiores

CAPÍTULO 1 ARMÓNICOS
1. INTRODUCCIÓN El nombre armónico, procede de las investigaciones sobre las ondas sonoras, como por ejemplo, las que produce un timbre de campanilla. Si identificamos el instrumento musical en una melodía, no es gracias a la nota fundamental que emite, sino precisamente, a sus armónicas, las cuales “caracterizan” el instrumento y lacalidad. Así pues, los armónicos parecen estar relacionados con la calidad de la onda que “interpretan”. A partir de aquí, el arte musical y la electrotécnica, difieren completamente, porque las instalaciones de generación y consumo de potencia están diseñados para evitar los armónicos o, al menos, sus consecuencias. En la figura adjunta se muestran las formas de onda periódicas, de tensión,corriente y potencia, de una instalación que no posee armónicos.

Figura 1.1 Tensión, corriente y potencia activa sinusoidal

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La onda no sinusoidal es equivalente a la superposición de la onda senoidal fundamental con un número indeterminado de ondas senoidales de frecuencia múltiplo de la fundamental, llamadas armónicos de la fundamental. Así hayarmónico 2º, 3º, 4º, etc. de dicha fundamental. En la figura se muestra la presencia de los armónicos 3°, 5°, 7° y 9°; adicionalmente al fundamental y la onda resultante de la presencia de todas ellas.

Figura 1.2 Señal eléctrica con presencia de armónicos

La frecuencia de estos armónicos será respectivamente 2 veces, 3 veces, etc., la fundamental. (Vea la figura 1.3)

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Figura 1.3 Onda senoidal de frecuencia fundamental (60 Hz) y armónicos (a) 2º armónico (120 Hz) (b) 3º armónico (180 Hz) (c) 4º armónico (240 Hz) (d) 5º armónico (300 Hz)

2.

FUENTES GENERADORAS DE ARMÓNICOS Los equipos generadores de armónicos están presentes en todas las instalaciones industriales, comerciales y residenciales. Los armónicos son provocados por lascargas no lineales. 2.1 DEFINICIÓN DE CARGA LINEAL Una carga es considerada lineal cuando la intensidad que circula por ella tiene la misma forma sinusoidal que la tensión que la alimenta. Ejemplo: lámparas incandescentes, calentador de agua, transformadores de baja potencia, etc.

Figura 1.4 Cargas lineales

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2.2

DEFINICIÓN DE CARGA NO LINEAL Unacarga es considerada no lineal cuando la intensidad que circula por ella no tiene la misma forma sinusoidal que la tensión que la alimenta.

Figura 1.5 Carga no lineal

Las cargas residenciales no lineales más importantes, son: Las computadoras personales. Los hornos microondas. El alumbrado electrónico y el fluorescente tradicional. Los equipos de sonido y televisión.

Figura. 1.6 Cargasdomiciliarias no lineales típicas

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Empleo masivo de rectificadores de tensión en aparatos domésticos monofásicos, (alumbrado fluorescente, controladores de iluminación, ordenadores, televisores, equipos electrónicos) tienden a producir un incremento de 5º y 7º armónicos en las redes urbanas. Este efecto tiene un mayor impacto en los transformadoresy equipos de protección de las empresas suministradoras de zonas residenciales.

3.

SÍNTOMAS Y EFECTOS DE LOS ARMÓNICOS El flujo de intensidades armónicas, a través de las impedancias de la instalación, generan armónicos de tensión, que deforman la tensión de alimentación. 3.1 PERTURBACIONES CAUSADAS POR LOS ARMÓNICOS El flujo de armónicos en una instalación reduce la calidad de la energía yorigina numerosos problemas: • Sobrecarga de la red por el incremento de la intensidad eficaz. • Sobrecarga de los conductores neutro, debido a la suma de los armónicos de rango 3, generados por las cargas monofásicas. • Incremento de consumo de transformadores y motores para entregar la misma potencia bajo un ambiente rico en armónicas. • Sobrecarga, vibraciones y envejecimiento prematuro de...
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