Filtros

FILTROS ARMONICOS

Resumen
Los equipos eléctricos modernos imponen unas estrictas exigencias respecto a la estabilidad de la tensión y la calidad de la energía. La red de transmisión debe estar libre de armónicos y otras perturbaciones eléctricas.
Debido a la relevancia del tema y la importancia, basados en estudios anteriores y parte de los conocimientos adquiridos en el curso impartido enla Universidad de Guanajuato en el campus DICIS de circuitos eléctricos II. Se hará un análisis en este artículo tanto teórico como comprobaciones experimentales con la finalidad de poder comprender mas esta aplicación, filtros de tensiones enfocado en un filtro pasivo que pueda filtrar señales de este tipo, múltiplos de una frecuencia fundamental.

Introducción
Las cargas no linealestradicionales, tales como hornos de arco y de inducción, reactores saturables, sumado al gran desarrollo de la tecnología de control por medio de equipamiento electrónico de potencia controlado por tiristores, ha llevado a un incremento significativo de la cantidad de cargas no lineales en el sistema. Desafortunadamente las cargas no lineales, tienen efectos en el suministro de corriente alternarequiriendo una cantidad importante de potencia reactiva inductiva con una corriente no senoidal. La red necesita estar libre de esta distorsión armónica para prevenir el funcionamiento inadecuado de los equipos. La corriente de las cargas no lineales está compuesta por una componente fundamental a la frecuencia de la red y un número de armónicas cuyas frecuencias son múltiplos de ésta, dependiendo elespectro del tipo de carga que se esté considerando. Estas armónicas conducen a que la corriente en los capacitores se incremente en la medida que su impedancia desciende al aumentar la frecuencia

Distorsión armónica
Cuando el voltaje o la corriente de un sistema eléctrico tienen deformaciones con respecto a la forma de onda senoidal, se dice que la señal está distorsionada.
La distorsión puededeberse a:

• Fenómenos transitorios tales como arranque de motores, conmutación de capacitores, efectos de tormentas o fallas por cortocircuito entre otras.

Efecto en el voltaje por la conmutación de capacitores

• Condiciones permanentes que están relacionadas con armónicas de estado estable. En los sistemas eléctricos es común encontrar que las señales tendrán una cierta distorsiónque cuando es baja, no ocasiona problemas en la operación de equipos y dispositivos. Existen normas que establecen los límites permisibles de distorsión, dependiendo de la tensión de operación y de su influencia en el sistema.

Forma de onda de corriente en a) variador de velocidad de CA b) balastra magnética
Definición de armónicas
Este concepto proviene del teorema de Fourier y define que,bajo ciertas condiciones analíticas, una función periódica cualquiera puede considerarse integrada por una suma de funciones senoidales, incluyendo un término constante en caso de asimetría respecto al eje de las abscisas, siendo la primera armónica, denominada también señal fundamental, del mismo período y frecuencia que la función original y el resto serán funciones senoidales cuyas frecuenciasson múltiplos de la fundamental. Estas componentes son denominadas armónicas de la función periódica original.

Función original y sus componentes armónicos: 1ª ,5ª ,7ª ,11ª |

Cargas lineales y no lineales

Cuando se aplica un voltaje senoidal directamente a cargas tales como resistencias, inductancias, capacitores o una combinación de ellos, se produce una corriente proporcional quetambién es senoidal, por lo que se les denominan cargas lineales.

Carga lineal. La corriente y el voltaje siempre son proporcionales a lo largo de la línea de su impedancia.

En los circuitos en los que su curva corriente – voltaje no es lineal, el voltaje aplicado no es proporcional a la corriente, resultando una señal distorsionada con respecto a la senoidal.

Carga no lineal de una...