Armonicos y sus efectos

ARMONICOS Y SUS EFECTOS Los armónicos son distorsiones de las ondas senoidales de tensión y/o corriente de los sistemas eléctricos, debido al uso de cargas con impedancia no lineal, a materiales ferro magnético, y en general al uso de equipos que necesiten realizar conmutaciones en su operación normal. La aparición de corrientes y/o tensiones armónicas en el sistema eléctrico crea problemas talescomo, el aumento de pérdidas de potencia activa, sobretensiones en los condensadores, errores de medición, mal funcionamiento de protecciones, daño en los aislamientos, deterioro de dieléctricos, disminución de la vida útil de los equipos, entre otros. En un sistema de potencia eléctrica, los aparatos y equipos que se conectan a él, tanto por la propia empresa como por los clientes, estándiseñados para operar a 50 ó 60 ciclos, con una tensión y corriente sinusoidal. Por diferentes razones, se puede presentar un flujo eléctrico a otras frecuencias de 50 ó 60 ciclos sobre algunas partes del sistema de potencia o dentro de la instalación de un usuario. La forma de onda existente está compuesta por un número de ondas sinusoidales de diferentes frecuencias, incluyendo una referida a lafrecuencia fundamental. En la figura se observa la descomposición de una onda distorsionada en una onda sinusoidal a la frecuencia fundamental (60 Hz) más una onda de frecuencia distinta. El término componente armónico o simplemente armónico, se refiere a cualquiera de las componentes sinusoidales mencionadas previamente, la cual es múltiplo de la fundamental. La amplitud de los armónicos es generalmenteexpresada en por ciento de la fundamental. Los armónicos se definen habitualmente con los dos datos más importantes que les caracterizan, que son:
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su amplitud: hace referencia al valor de la tensión o intensidad del armónico, su orden: hace referencia al valor de su frecuencia referido a la fundamental (60 Hz). Así, un armónico de orden 3 tiene una frecuencia 3 veces superior a lafundamental, es decir 3 * 60 Hz = 180 Hz.

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El orden el armónico, también referido como el rango del armónico, es la razón entre la frecuencia de un armónico fn y la frecuencia del fundamental (60 Hz). Toda corriente eléctrica fluye por donde se le presenta menor resistencia a su paso. Por esta razón las corrientes armónicas siguen trayectorias distintas, pues se tiene que las impedancias de lossistemas varían según la frecuencia. Donde se tiene que la reactancia inductiva se incrementa con la frecuencia y la resistencia se incrementa en menor medida, mientras que la reactancia capacitiva disminuye con la frecuencia. Así las armónicas fluyen hacia donde se le presenta menos resistencia a su paso.

En general, los armónicos son producidos por cargas no lineales, lo cual significa que suimpedancia no es constante (está en función de la tensión). Estas cargas no lineales a pesar de ser alimentadas con una tensión sinusoidal adsorben una intensidad no sinusoidal, pudiendo estar la corriente defasada un ángulo respecto a la tensión. En líneas generales, la existencia de armónicos en la red se traduce en un mal funcionamiento de algunos receptores sensibles a la pérdida de calidad deonda de la tensión, sobrecargas, aumento de las pérdidas, etc. • Efectos de los armónicos en los conductores: Por un lado, las intensidades armónicas conducen a un aumento del valor eficaz de la corriente en los conductores, lo que puede ocasionar actuaciones intempestivas de las protecciones. Por otro, a medida que aumenta la frecuencia de los armónicos, el efecto skin y el efecto pelicular sehacen más pronunciados, reduciendo la sección efectiva del conductor. En consecuencia, se incrementan las caídas de tensión y se sobrecalientan los conductores. • Efectos de los armónicos en el conductor de neutro: En el caso de cargas trifásicas y existencia de conductor de neutro, si las intensidades que consumen estas cargas generan armónicos de orden múltiplo de tres, éstos circulan por el...