1. Armonicos en lineas, causas y metodos para atenuarlos
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ARMONICOS EN LINEAS, CAUSAS Y METODOS
PARA ATENUARLOS.
Karla Sarmiento C.I.: 17.679.149
e-mail: sarmientokarla@hotmail.com
Jorge Tarazona C.I.: 18.501.158
e-mail: hors_jt@hotmail.com
Los armónicos pares aparecen únicamente en
RESUMEN: Unos de los puntos a conocer serán corriente continua que se muestra en la fig.1:
los armónicos de ondas lineales como también se
hablara de dichas causas que producen, aparte se dará
un análisis de filtros y tipos de filtros utilizados para el
trabajo de dichos armónicos.
Se nombrara de la aparición de corrientes y tensiones
armónicas en el sistema eléctrico que a su vez crean
problemas.
Por otra parte se conocerán métodos de atenuación
para un armónico lineal los cuales nos darán resultados
deseados. Armónico de corriente: es una onda no sinusoidal pura
esta formada por una onda fundamental a la que
PALABRAS CLAVE: armónicos en líneas, superponen ondas de frecuencia múltiplos de la
atenuación de armónicos, causas y filtros. frecuencia fundamental. Estas ondas superpuestas
reciben el nombre de armónicos de orden superior.
1 INTRODUCCIÓN
Los armónicos son distorsiones de las ondas
senosoidales de tensión y corriente de los sistemas
eléctricos, debido al uso de cargas con impedancia no
lineal, a materiales ferromagnéticos, y en general al uso
de equipos que necesiten realizar conmutaciones en su
operación normal. La aparición de corrientes y tensiones
armónicas en el sistema eléctrico crea problemas tales
como, el aumento de pérdidas de potencia activa, sobre
tensiones en los condensadores, errores de medición,
mal funcionamiento de protecciones, daño en los Las distorsiones armónicas de corrientes distorsionan la
aislamientos, deterioro de dieléctricos, disminución de la onda de tensión al interactuar con la impedancia del
vida útil de los equipos, entre otros. sistema originando la reducción de la vida útil en
motores y causando la operación errática de equipos
Los armónicos se definen habitualmente con los dos electrónicos.
datos más importantes que les caracterizan, que son:
• Su amplitud: hace referencia al valor de la tensión
o intensidad del armónico,
2.1TEORÍA DE ARMÓNICOS
• Su orden: hace referencia al valor de su frecuencia
referido a la fundamental (60 Hz). Así, un armónico de Cualquier onda no senoidal puede ser representada
orden 3 tiene una frecuencia 3 veces superior a la como la suma de ondas senoidales (armónicos)
fundamental. teniendo en cuenta que su frecuencia corresponde a un
múltiplo de la frecuencia fundamental (en el caso de la
red = 50Hz), según la relación:
2 ARMÓNICOS
La definición se comportan como fuentes de
intensidad dispuestas en paralelo y a diferentes
frecuencias donde las sumas de todas las intensidades
es la corriente que alimenta la carga (múltiplos enteros Donde:
de una frecuencia fundamental: esta es la única que Vo = valor medio de V (t) (onda en estudio)
produce potencia activa). VI = Amplitud de la fundamental de V (t)
Vk = Amplitud de armónico de orden k de V (t)
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2. Armonicos en lineas, causas y metodos para atenuarlos
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• Un incremento de la resistencia aparente del
conductor con la frecuencia, debido al efecto
pelicular.
• Un aumento del valor eficaz de la corriente para una
misma potencia activa consumida.
• Un incremento de las pérdidas dieléctricas en el
aislamiento con la frecuencia, si el cable es
sometido a distorsiones de tensión no
despreciables.
El conductor neutro es una notable excepción ya que
en el se suman los armónicos triples (6n-3) de secuencia
cero (3º, 9º, 15º, 21º). Estas corrientes pueden crear
caídas de tensión importante a lo largo del neutro, lo que
conlleva diferencia de potencial considerables entre éste
y el conductor de protección que provocan errores de
funcionamiento en los receptores.
En la tensión de alimentación la frecuencia fundamental
es de 50Hz, el segundo armónico tiene una frecuencia 3 CAUSAS
de 100Hz, el tercer armónico una frecuencia de 150Hz y
así sucesivamente. La distorsión debida a la presencia
El origen de problema de armónicos son los
de armónicos es un problema constante y no debe
receptores que consumen corrientes distorsionado (no
confundirse con fenómenos de corta duración como
senoidales). A pesar que la tensión en origen suele ser
picos, reducciones o fluctuaciones. Es necesario notar
senoidal, las caídas de tensión provocadas por dichas
que en (1) los limites de la suma (sigma) son desde 1
corrientes no senoidales hacen que en los puntos de
hasta infinito. Lo que sucede en la práctica es que no
consumo (PCC, “point of common coupling) se tenga
existe un número ilimitado de componentes armónicas,
una tensión distorsionada y por tanto los usuarios
sino que a partir de cierta componente (orden) su valor
conectados a la red distorsionada sufren los efectos de
es despreciable. La norma en 50160 recomienda no
los usuarios que generan la distorsión de corriente.
tener en cuenta los índices de expresión (1) superiores
Cualquier aparato que altere la forma de la onda
al orden 40º.
senoidal o que solo use una parte de la onda causa
Un índice fundamental para notar la presencia
distorsiones de la forma de onda y en consecuencias
de armónicos es el THD definido como:
armónicos. Todas las señales quedaran afectadas. La
situación más común es la distorsión armónica debida a
cargas no lineales como equipos electrodomésticos,
ordenadores personales, controladores de velocidad de
motores. La distorsión armónica produce corrientes de
valores significativos a las frecuencias de orden impar
de la frecuencia fundamental.
Las distorsiones armónicas afectan
considerablemente al conductor de neutro de las
instalaciones eléctricas.
Tal índice tiene en cuenta la presencia de todos los En la mayoría de países la red de alimentación es
armónicos y es mucho mas elevado cuanto mas trifásica con 50/60Hz con conexión triangulo en el
deformada sea la forma de onda. primario y conexión estrella en el secundario del
transformador. El secundario generalmente entrega 220
voltios AC entre fase y neutro y 400 voltios AC entre
2.2EFECTOS EN CONDUCTORES fase. El balanceado de las cargas para fase es el
problema de los diseñadores de sistema eléctricos.
El incremento en el uso de las cargas no lineales
Las corrientes armónicas producen perdidas en las principales, la incorporación de sistemas de transmisión
líneas. Los conductores experimentan un calentamiento de CD y la proliferación de diversas fuentes de
superior al habitual por efecto Joule debido a que el generación de armónicos esta causando un incremento
efecto piel se agrava al aumentar la frecuencia. La de problemas armónicos en los sistemas de potencia
solución es aumentar la sección de los conductores. Sin
embargo, el sobredimensionamiento de los conductores
de fase no es necesario si estos han sido bien 4 ATENUACION DE ARMÓNICOS
calculados. Las perdidas son incrementadas en cables
que conducen corrientes armónicas, lo que incrementa Los medios disponibles para atenuar o disminuir
la temperatura en los mismos. Las causas de las el fenómeno conocido como armónicos en líneas se
perdidas adicionales incluyen: basan en el control de la magnitud de las
corrientes con armónicos.
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3. Armonicos en lineas, causas y metodos para atenuarlos
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la solución al problema de armónicos es eliminar de potencia conectado en paralelo para producir
los síntomas y no el origen, los aparatos que crean corrientes armónicas iguales a las que se encuentran en
los armónicos generalmente constituyen una la corriente de carga, asegurando que su trayectoria sea
pequeña parte de la carga, eliminar su uso no la de sacar las corrientes armónicas fuera de la
es posible, modificar esos equipos para que no trayectoria del sistema de distribución.
causen armónicos tampoco es factible. Lo que nos
queda es reducir los síntomas ya sea incrementando la
tolerancia del equipo y del sistema a los armónicos o
modificar los circuitos y los sistemas para reducir su
impacto, atrapar, o bloquear los armónicos con filtros.
Por supuesto hay excepciones. En casos de sobrecarga,
daño de equipo o diseño inapropiado, estas causas
que generan armónicos pueden ser corregidas,
similarmente un aparato o equipo particular que
produce un alto nivel de armónicos debe ser modificado
o reemplazado.
Y para eso se disponen de sistemas como los filtros
de tipo pasivos, de tipo activo y de tipo híbridos
y de transformación de separación.
5 LOS FILTROS
Los filtros se utilizan para bloquear o atrapar la
energía de los armónicos de tal manera que no fluya por 6 REFERENCIAS
los equipos o que no entre al sistema, son las dos
soluciones más usadas para el problema de los
armónicos. Los filtros Son usualmente aplicados como 1) http://www.suomitec.com/Suomitec/armonicos.htm
un camino en paralelo con el usuario o con el 2) http://www.monografias.com/trabajos21/armonicos/
equipo que crea armónicas, como se indica en la figura. armonicos.shtml
Ambos filtros el activo y el pasivo desvían las 3) http://html.rincondelvago.com/armonicos.html
corrientes armónicas Lh por una trayectoria para 4) Adaptado por Karla sarmiento y Jorge Tarazona
desviarles del sistema, con esto se deja que solo la Sección G-004N
corriente de carga fluya al sistema: los filtros
pasivos proporcionan una impedancia muy baja en la
trayectoria en paralelo, los filtros activos originan que
la corriente armónica fluya con una corriente que
ellos mismos generan, esencialmente forzándola por
su trayectoria.
Los filtros híbridos: que usan filtros activos y
pasivos son colocados en serie y en paralelo en la carga
de los usuarios, se combina en este caso un
comportamiento mejor con un menor costo y
menor consumo de potencia.
Los filtros son elementos cuya impedancia varía
con la frecuencia. También tienen el potencial de
crear y amplificar el problema de las armónicas, a
menos que cuidadosamente sean localizados y
diseñados, en algunos casos un diagnóstico y diseño
pobres, origina que el remedio sea peor que la
enfermedad.
Los filtros pasivos: son los más simples,
más económicos, pero menos flexibles y efectivos para
filtrar armónicas. Son elementos puramente pasivos,
usados por las empresas como circuitos en
paralelo en la entrada de los servicios con
problemas de generación de armónicas, evitando de
esta manera que entren al sistema de distribución.
Los Filtros activos.- Son elementos de
potencia, los cuales trabajan usando un convertidor
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