causas y efectos de los armónicos

los generadores de armónicos

En general, los armónicos son producidos por cargas no lineales que a pesar de ser alimentadas con una tensión senoidal absorben un intensidad no senoidal. 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 velocidad, rectificadores, convertidores, etc. Otro tipo de cargas tales como reactancias saturables, equipos de soldadura, hornos de arco, etc., también inyectan armónicos. El resto de cargas tienen un comportamiento lineal y no generan armónicos: inductancias, resistencias y condensadores.

fig. 32: las cargas lineales tales como inductancias, condensadores y resistencias, no generan armónicos.

fig. 33: las cargas no lineales son las que generan armónicos.

 

ejemplos de generadores de armónicos

En la fig. 34 se citan, a título orientativo, distintos receptores con unas indicaciones sobre el espectro armónico en intensidad inyectado.

tipos de carga armónicos generados comentarios
transformador orden par e impar componente en CC
motor asincrono orden impar inter y subarmónicos
lámpara descarga 3º + impares puede llegar al 30% de l1
soldadura arco 3º
hornos arco CA espectro variable
inestable		 no lineal-asimétrico
rectificadores con filtro inductivo h = K x P ± 1
Ih = l1/h		 SAI-variadores V
rectificadores con filtro capacitivo h = K x P ± 1
Ih = l1/h		 alimentación
equipos electrónicos
cicloconvertidores variables variadores V
reguladores PWM variables SAI-convertidor CC-CA

fig. 34: indicaciones sobre el espectro armónico inyectado por diferentes cargas.

 

 
efectos de los armónicos causas consecuencias
sobre los conductores
 las intensidades armónicas provocan el aumento de la IRMS,
El efecto pelicular (efecto "skin") reduce la sección efectiva de los conductores a
medida que aumenta la frecuencia.
Disparos intempestivos de las
protecciones,
Sobrecalentamiento de los conductores.
sobre el conductor de neutro
Cuando existe una carga trifásica + neutro equilibrada que genera armónicos
impares múltiplos de 3.

Cierre de los armónicos homopolares sobre el neutro que provoca calentamientos y sobreintensidades.

 
sobre los transformadores
Aumento de la IRMS
Las pérdidas por Faucault son proporcionales al cuadrado de la frecuencia, las perdidas por histéresis con proporcionales a la frecuencias.
Aumento de los calentamientos por efecto
Joule en los devanados,
Aumento de las pérdidas en el hierro.
sobre los motores
Análogas a las de los transformadores y generación de un campo adicional al principal

Análogas a las de los transformadores más pérdidas de rendimiento.

 
sobre los condensadores
Disminución de la impedancia del condensador con el aumento de la frecuencia.

Envejecimiento prematuro, amplificación de los armónicos existentes.