Tipos de perturbaciones eléctricas.

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 sinusoidal, absorben una intensidad no sinusoidal, pudiendo estar la corriente desfasada un ángulo respecto a la tensión.

Una señal periódica distorsionada en un sistema es equivalente a tener más de una señal senoidal actuando simultáneamente. Este concepto matemático es conocido como Teorema de Fourier.

Estas pequeñas ondas son llamadas Armónicas.

Básicamente, la presencia de armónicas en un sistema genera tres grandes inconvenientes:

1. Alteran el funcionamiento de las cargas convencionales (transformadores, condensadores, cables, motores, cualquier carga inductiva o capacitiva).

Para la 3ª Armónica ocurre que la impedancia más pequeña es el Condensador y que la Bobina (Reactor) es la impedancia más grande.

2. Generan riesgo de Resonancia: La resonancia es el fenómeno que se produce en un circuito, en el que existen elementos reactivos (XL y XC), cuando es recorrido por una corriente alterna de una frecuencia tal que hace que la reactancia equivalente se anule (resonancia serie) o se haga máxima (resonancia paralela).

3. Generan mayores pérdidas y mayor consumo en los procesos, como se observa en el siguiente cuadro.

Las armónicas se manifiestan en dos tipos:

• Armónicas de Secuencia Cero, obedecen a la fórmula Nº Armónica = (6K -?3), donde K va de 1 a .

Ejemplo: 3, 9, 15, 21, 27, 33, 39 y 45.

• Armónicas de pulsos, obedecen a la fórmula Nº Armónica = (K*N ± 1), donde N es el número de pulsos y K va de 1 a .

Por ejemplo, para un variador de frecuencia de 6 pulsos, tenemos:

K=1, (1*6-1)=5ª armónica y (1*6+1)=7ª armónica

K=2, (2*6-1)=11ª armónica y (2*6+1)=13ª armónica

O sea, tenemos 5 y 7 - 11 y 13.

Sabemos que para cargas no lineales (VDF 6 pulsos), la corriente consumida es:

Luego, si eliminamos nuestras componentes armónicas, veremos que nuestro valor "RMS" de la Corriente disminuirá proporcionalmente. Esta relación de disminución está dada por:

Una forma de visualizar el efecto de ahorro de energía al eliminar las corrientes armónicas es con el siguiente esquema:

Entonces, eliminar las armónicas ayuda a mejorar el factor de potencia.

Cómo disminuir el consumo de energía eliminando
armónicas

1. Compensación del SAC: Este equipo es un reactor que actúa sobre los armónicos triple N generando una impedancia "cero" para ellas, absorbiéndolas del sistema y aniquilándolas en el núcleo del reactor, evitando así que se propaguen por el sistema.

Beneficios:

• Reduce la Corriente de neutro al menos en un 75% del valor encontrado.

• Reduce las pérdidas del sistema.

• Elimina los armónicos de Secuencia Cero.

• Mejora el Factor de Potencia.

• Reduce el THD% (V-I).

• Aumenta la capacidad del circuito.

• Reduce el ruido de modo común.

• Balancea voltajes y corrientes.

• Ahorra energía.

2. Compensación del DDP y DDP Dual: Al generar un desfase adecuado (-45º y +15º) entre ambos VDF, tenemos como resultado una cancelación en el lado primario de las armónicas 5ª y 7ª entre sí, y a su vez, la cancelación de la 17ª y 19ª, respectivamente.

Beneficios:

• Máxima eficiencia.

• Cancelan la 5ª, 7ª, 11ª, 13ª, 17ª y 19ª armónicas de corriente de secuencia positiva y negativa en el primario de los transformadores conectados a la barra común.

• Mejora el uso de la energía de la energía reduciendo las pérdidas.

• Temperatura reducida de funcionamiento.

• Reduce el factor K de los variadores de frecuencia.

• Reduce el THD% (V-I) a valores menores al 5% (IEEE 519-1992).

• Reduce la inyección de corrientes armónicas en el PCC.

• Proporciona aislación a los transitorios.

• Ahorro de energía en los procesos.