Armonicas

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Armónicas
3.1 Introducción a las armónicas
En la actualidad, el problema de las armónicas en los sistemas eléctricos se ha visto
incrementado debido a las cargas no lineales conectadas a ellos. 1 Algunas de las fuentes
más comunes de armónicas son dispositivos de estado sólido usados en el control,
hornos de arco eléctrico, controladores de velocidad en motores eléctricos y
transformadores depotencia sobreexcitados. 2
Estas distorsiones de la forma de onda crean problemas en la red eléctrica tales como,
el aumento de pérdidas de potencia activa, sobretensiones en los condensadores, mal
funcionamiento de protecciones o daño en los aislamientos, que trae como consecuencia
la disminución de la vida útil de los equipos.
La mayoría de las veces se presentan los problemas en el lado de lascargas
(usuarios) y si no se controlan aquí, se transmiten a la red y de aquí a otros usuarios o
cargas conectadas a la misma.
Debido a ello, el estudio de los problemas de armónicas no debe ser exclusivo de
empresas suministradoras, también debe incluir al sector industrial y desarrollar métodos
efectivos para su mitigación. 3
3.2 Definición de armónica
Las armónicas son señales cuya frecuenciaes un entero, múltiplo de la frecuencia
principal o fundamental. 4
Las armónicas se expresan en términos de su orden, es decir, las armónicas de orden
segunda, tercera y cuarta, tienen frecuencias de 120, 180 y 240 [Hz] respectivamente. 5
60 [Hz]

120 [Hz]

60 [Hz]

180 [Hz]

60 [Hz]

240 [Hz]

60 [Hz]

300 [Hz]

Onda senoidal de frecuencia fundamental y sus armónicas

Calidad de la energía enlos Sistemas Eléctricos de Potencia.

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Armónicas

En sistemas de potencia de 60 [Hz], una onda armónica es una senoide que tiene una
frecuencia expresada por: 6
Fh = h × 60[Hz]

donde h es un entero y representa el orden de la armónica.
La magnitud de la armónica, en por unidad, es igual a:

Ih =

I1
h

Donde:
Ih – Magnitud de la corriente armónica (en pu)
I1 – Magnitud de la corrientefundamental (en pu)
h – 0rden de la armónica
En la medida en que se incrementa el orden de la armónica, su magnitud y frecuencia
disminuyen; por ello, las armónicas de orden inferior tienen mayor repercusión en el
sistema de potencia. 7
Generalmente, la medición de armónicas se realiza en las ondas de corriente en el
lado de la carga o usuario y en la onda de tensión en el lado de la red.
La ondadistorsionada de corriente en el lado de la carga produce una caída de tensión
con la impedancia de la red de transmisión, de manera que se distorsiona la onda de
tensión. Por lo tanto, el problema de las armónicas debe controlarse en el punto en donde
se genera, de lo contrario se puede transmitir a otros usuarios conectados a la misma
red. 8

Generación
Z

Red de transmisión

Carga

La presencia dearmónicas en el sistema eléctrico se puede detectar a través de los
efectos que producen 9, por ejemplo:
•
•
•

Fusibles fundidos en los bancos de capacitores
Transformadores y motores eléctricos que se sobrecalientan sin razón aparente
Operación incorrecta de protecciones

Calidad de la energía en los Sistemas Eléctricos de Potencia.

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Armónicas

3.3 Distorsión armónica
Cuando las armónicasse combinan con la frecuencia fundamental, ocurre la distorsión
de la onda. La distorsión armónica es causada por dispositivos no lineales conectados al
sistema de potencia, en los cuales la corriente no es proporcional a la tensión aplicada. 10

e1

e2

1.0 pu
60 [Hz]

er

0.3 pu
180 [Hz]
(a)

e1 - Fundamental
e2 - 3a Armónica

(b)

er - Resultante

(a) Circuito. (b) Onda distorsionada

3.3.1Descomposición de una onda distorsionada en sus armónicas

Cuando la forma de onda es idéntica de un ciclo a otro (onda periódica), ésta puede
ser representada como una suma de ondas senoidales puras en la cual la frecuencia de
cada senoide es un múltiplo entero de la frecuencia fundamental de la onda distorsionada.
La descomposición una onda periódica en su fundamental y componentes armónicas se...