armonicos

Capítulo 1: Introducción al Problema de las Armónicas

CAPITULO 1

INTRODUCCIÓN AL PROBLEMA
DE LAS ARMÓNICAS

1.1 EL PROBLEMA DE LAS ARMÓNICAS EN SISTEMAS
ELÉCTRICOS Y SUS EFECTOS
1.1.1 EL ORIGEN DEL PROBLEMA DE LAS ARMÓNICAS
Un sistema eléctrico ideal debe proporcionar un voltaje con las siguientes
características:
i)
ii)
iii)
iv)

Amplitud constante
Forma de onda sinusoidalFrecuencia constante
Simetría en el caso de red trifásica

Bajo estas condiciones, las máquinas y equipos eléctricos conectados a este sistema
no debieran presentar un comportamiento anormal y deberían funcionar tal como se
espera en su diseño.

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Armónicas en Sistemas Eléctricos de Potencia

Sin embargo, un sistema eléctrico real no cumple con las características idealesmencionadas anteriormente. En la práctica, las redes eléctricas presentan una serie
de alteraciones o perturbaciones que alteran a la calidad del servicio, dentro de las
cuales destacan:
i)
ii)
iii)
iv)
v)

Variaciones de frecuencia
Variaciones de la amplitud del voltaje (flicker)
Sobretensiones
Asimetrías entre las fases
Deformaciones en voltajes y corrientes => Armónicas

Este curso sededicará al estudio de las variables distorsionadas, estudio que se
realiza en base a la superposición de ondas sinusoidales de distinta frecuencia,
llamadas Armónicas.

VG

Otras cargas

X
VB
Carga
No Lineal

Ih
VG

VB

Fig. 1.1. Esquema básico de distorsión del voltaje
El origen del problema está en la presencia de cargas no lineales dentro del sistema
eléctrico, tal como seobserva en la figura 1.1. Estas cargas no lineales provocan la
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Capítulo 1: Introducción al Problema de las Armónicas

circulación de corrientes no sinusoidales, que pueden ser consideradas como la
superposición de corrientes de diferente frecuencia (Ih). Las corrientes de diferente
frecuencia provocan caídas de voltaje de frecuencia distinta de 50 Hz, en la
reactancia de cortocircuito X. Esto origina, en definitiva, que el voltaje en la barra
(VB) se distorsiona como se observa en la figura 1.1, afectando a los otros
consumidores y a la misma carga no lineal.
Dentro de las cargas no lineales, destacan como generadores de armónicas los
convertidores estáticos y los hornos de arco, equipos que serán analizados en detalle
más adelante.
Lamentablemente, las armónicasproducen efectos negativos en los equipos y en los
sistemas eléctricos y electrónicos, empeorando su operación.

1.1.2. EFECTOS DE LAS ARMÓNICAS
En forma muy resumida se presentan en este punto algunos de los efectos negativos
más importantes de las armónicas.
1.- Mayores solicitaciones térmicas
Pérdidas adicionales en conductores
•
Pérdidas adicionales en núcleos de las máquinas
•
2.-Mayor exigencia de aislación
Cables
•
Condensadores
•
3.- Operaciones anormales y fallas de equipos
Torques pulsantes en máquinas
•
Operaciones falsas en protecciones
•
Señales de referencias falsas
•
Interferencia en comunicaciones
•
Errores de medición
•
Interferencia electrónica de aparatos de control
•
Corrientes importantes en neutros
•
4.- Excitación de resonancias en la redExplosión de filtros o bancos de condensadores
•
Destrucción de transformadores
•
Se queman fusibles
•

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Armónicas en Sistemas Eléctricos de Potencia

1.1.3.

IMPORTANCIA
ARMÓNICAS.

DEL

PROBLEMA

DE

LAS

En las últimas décadas, las empresas eléctricas y los usuarios se han visto
enfrentados a la necesidad de optimizar sus procesos para mejorar la eficiencia enel
uso de la energía eléctrica. El aumento en la eficiencia se ha conseguido mediante la
incorporación masiva de Convertidores Estáticos, para controlar y transformar la
energía eléctrica. Los convertidores estáticos han sido en gran medida responsables
de los grandes avances en la automatización de los procesos industriales. Sin
embargo, estos equipos se caracterizan porque demandan...