circuito armonico
Páginas: 29 (7240 palabras)
Publicado: 26 de mayo de 2013
INTRODUCCION.
En un sistema de potencia eléctrica, los aparatos y equipos que se conectan a él, tanto por la propia empresa como por los clientes, están diseñados 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 lainstalación de un usuario. La forma de onda existente esta compuesta por un número de ondas sinusoidales de diferentes frecuencias, incluyendo una referida a la frecuencia fundamental. En la figura 1 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 simplementearmónico, se refiere a cualquiera de las componentes sinusoidales mencionadas previamente, la cual es múltiplo de la fundamental. La amplitud de los armónicos es generalmente expresada en porciento de la fundamental.
Figura 1[4]. Descomposición de una onda distorsionada
Los armónicos se definen habitualmente con los dos datos más importantes que les caracterizan, que son:
su amplitud: hacereferencia 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 la fundamental, es decir 3 * 60 Hz = 180 Hz.
El orden el armónico, también referido como el rango del armónico, es la razón entre la frecuencia de un armónico fn y la frecuenciadel fundamental (60 Hz).
(Por principio, la fundamental f1 tiene rango 1).
Cualquier fenómeno periódico puede ser representado por una serie de Fourier:
Donde:
= Es la componente de corriente directa, la cual es generalmente cero en sistemas eléctricos de distribución [1].
Valor rms de la componente (nth) armónica.
Angulo de fase de la componente (nth) armónica cuando t =0.Los armónicos por encima del orden 23 son despreciables [1].
La cantidad de armónicos es generalmente expresada en términos de su valor rms dado que el efecto calorífico depende de este valor de la onda distorsionada.
Para una onda sinusoidal el valor eficaz es el máximo valor dividido por raíz de 2. Para una onda distorsionada, bajo condiciones de estado estable, la energía disipada por elefecto Joule es la suma de las energías disipadas por cada una de las componentes armónicas:
Donde:
o también: (suponiendo que la resistencia se tome como una constante)
Este cálculo permite intuir uno de los principales efectos de los armónicos que es el aumento de la intensidad eficaz que atraviesa una instalación debido a las componentes armónicas que lleva asociada una ondadistorsionada.
El porciento de armónico y la distorsión total armónica cuantifican la disturbancia armónica que puede existir en una red de suministro eléctrico.
La tasa de armónicos o porciento de armónicos, expresa la magnitud de cada armónico con respecto a la fundamental.
La distorsión total armónica (THD), cuantifica el efecto térmico de todos los armónicos. La CIGRE propone la siguienteexpresión para el cálculo de esta magnitud:
THD
Donde:
: Magnitud del armónico n.
: Magnitud de la onda de frecuencia fundamental.
ORIGEN DE LOS ARMONICOS.
En general, los armónicos son producidos por cargas no lineales, lo cual significa que su impedancia no es constante (está en función de la tensión). Estas cargas no lineales a pesar de ser alimentadas con una tensión sinusoidaladsorben una intensidad no sinusoidal, pudiendo estar la corriente desfasada un ángulo j respecto a la tensión. Para simplificar se considera que las cargas no lineales se comportan como fuentes de intensidad que inyectan armónicos en la red.
Las cargas armónicas no lineales más comunes son las que se encuentran en los receptores alimentados por electrónica de potencia tales como: variadores de...
En un sistema de potencia eléctrica, los aparatos y equipos que se conectan a él, tanto por la propia empresa como por los clientes, están diseñados 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 lainstalación de un usuario. La forma de onda existente esta compuesta por un número de ondas sinusoidales de diferentes frecuencias, incluyendo una referida a la frecuencia fundamental. En la figura 1 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 simplementearmónico, se refiere a cualquiera de las componentes sinusoidales mencionadas previamente, la cual es múltiplo de la fundamental. La amplitud de los armónicos es generalmente expresada en porciento de la fundamental.
Figura 1[4]. Descomposición de una onda distorsionada
Los armónicos se definen habitualmente con los dos datos más importantes que les caracterizan, que son:
su amplitud: hacereferencia 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 la fundamental, es decir 3 * 60 Hz = 180 Hz.
El orden el armónico, también referido como el rango del armónico, es la razón entre la frecuencia de un armónico fn y la frecuenciadel fundamental (60 Hz).
(Por principio, la fundamental f1 tiene rango 1).
Cualquier fenómeno periódico puede ser representado por una serie de Fourier:
Donde:
= Es la componente de corriente directa, la cual es generalmente cero en sistemas eléctricos de distribución [1].
Valor rms de la componente (nth) armónica.
Angulo de fase de la componente (nth) armónica cuando t =0.Los armónicos por encima del orden 23 son despreciables [1].
La cantidad de armónicos es generalmente expresada en términos de su valor rms dado que el efecto calorífico depende de este valor de la onda distorsionada.
Para una onda sinusoidal el valor eficaz es el máximo valor dividido por raíz de 2. Para una onda distorsionada, bajo condiciones de estado estable, la energía disipada por elefecto Joule es la suma de las energías disipadas por cada una de las componentes armónicas:
Donde:
o también: (suponiendo que la resistencia se tome como una constante)
Este cálculo permite intuir uno de los principales efectos de los armónicos que es el aumento de la intensidad eficaz que atraviesa una instalación debido a las componentes armónicas que lleva asociada una ondadistorsionada.
El porciento de armónico y la distorsión total armónica cuantifican la disturbancia armónica que puede existir en una red de suministro eléctrico.
La tasa de armónicos o porciento de armónicos, expresa la magnitud de cada armónico con respecto a la fundamental.
La distorsión total armónica (THD), cuantifica el efecto térmico de todos los armónicos. La CIGRE propone la siguienteexpresión para el cálculo de esta magnitud:
THD
Donde:
: Magnitud del armónico n.
: Magnitud de la onda de frecuencia fundamental.
ORIGEN DE LOS ARMONICOS.
En general, los armónicos son producidos por cargas no lineales, lo cual significa que su impedancia no es constante (está en función de la tensión). Estas cargas no lineales a pesar de ser alimentadas con una tensión sinusoidaladsorben una intensidad no sinusoidal, pudiendo estar la corriente desfasada un ángulo j respecto a la tensión. Para simplificar se considera que las cargas no lineales se comportan como fuentes de intensidad que inyectan armónicos en la red.
Las cargas armónicas no lineales más comunes son las que se encuentran en los receptores alimentados por electrónica de potencia tales como: variadores de...
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