Armónicas en los Sistemas Eléctricos
Planteamiento General del Problema
- Idealmente, tanto la tensión en una barra de suministro de energía
eléctrica como la corriente resultante presentan formas de onda perfectamente
sinusoidales. En la práctica estas formas de onda están distorsionadas,
expresándose su desviación con respecto a la forma ideal en términos de
distorsión armónica.
- Las cargas conectadas a la red que consumen corrientes no-sinusoidales,
específicamente los conversores estáticos de potencia (rectificadores,
variadores de frecuencia..entre otros), introducen o dan origen a la
aparición de armónicas de tensión y/o corriente en las redes de corriente
alterna. Esto provoca una serie de efectos negativos a los demás elementos
que se encuentran conectados a la red. A continuación se presenta una
clasificación de estos problemas:
- Deterioro de la capacidad dieléctrica en materiales aislantes por
sobretensión.
- Fallas de aislación y aumento de pérdidas debido a corrientes armónicas
excesivas.
- Mal funcionamiento de equipos de protección, control y medida.
- En general, es difícil identificar la causa de los primeros dos
problemas mencionados, ya que por tratarse de fenómenos de régimen
permanente, sus efectos dependen de la historia de operación, son
acumulativos en el tiempo y cuando ocurre una falla no son directamente
asociados a su causa real.
- En la figura Nº1, se muestra un esquema simplificado de un sistema
cualquiera, donde una de las cargas es un conversor estático de potencia.
El conversor en este caso actúa como una fuente que inyecta corrientes
armónicas (Ih) al sistema, distorsionando la tensión en el punto común de
conexión con otros consumidores (Pcc), así como también la de otros nudos
en la red que se encuentran más alejados.
Figura Nº1: Esquema de un Sistema Eléctrico simplificado
-
NOTA
- Las armónicas son simplemente múltiplos de la frecuencia fundamental
(50 Hz). Valores típicos para las armónicas en un sistema eléctrico real
corresponden a la: 5ª (250 Hz), 7ª (350 Hz) y 11ª (550 Hz) armónicas, etc.
Sus magnitudes se expresan como porcentaje de la magnitud fundamental.
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