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Soluciones para reducir la distorsión armónica
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Soluciones para reducir la distorsión armónica

Filtros anti armónicos, transformadores compensadores de armónicos o inductancias son algunos elementos a considerar para reducir los efectos armónicos

¿Qué es la Distorsión Armónica?
El tipo de carga- en lenguaje técnico se entiende por carga todo aparato conectado a la red eléctrica - a una tensión determinada puede provocar una deformación de la forma senoidal de la corriente, llamada distorsión armónica, produciendo efectos desfavorables en otras cargas que se alimentan de la misma red.
De la misma forma, la onda de tensión también podría verse afectada en mayor o menor grado según el nivel de distorsión armónica de la corriente y la impedancia ( resistencia) de la red, según se observa mediante la ley de Ohm:

Tensión (V) = Corriente (A) x Impedancia ()

Se puede observar en la figura 1 una onda de corriente distorsionada correspondiente al consumo de un fluorescente.


Figura 1. Onda de corriente distorsionada

Todo aparato (carga) conectado a una fuente de suministro absorbe corriente. Si la corriente absorbida es también senoidal, la carga se denomina lineal. En caso contrario, o sea la carga absorbe corriente que queda distorsionada de forma periódica, estamos frente a una carga no lineal.

El matemático Fourier demostró que cualquier forma de onda periódica (repetitiva) puede ser representada como suma de una serie de ondas senoidales de diferentes frecuencias y amplitudes, constituyendo el llamado espectro armónico de la onda.

La frecuencia de la onda senoidal de mayor amplitud se denomina fundamental, y las frecuencias del resto de ondas (armónicos) son un múltiplo entero de ésta. Por ejemplo, en España la fundamental son los 50 Hz y los múltiplos de 50 serían los armónicos, o sea: 100Hz, 150 Hz, 200 Hz, k•50 Hz (dónde el orden del armónico es k= 2,3,4, 5, 6, 7,...). Un ejemplo de descomposición de esto se observa en la figura 2.


Figura 2. Generación de armónicos de una onda cuadrada

El caso de la figura 3 es una representación temporal de la corriente que consume un convertidor de frecuencia y la figura 4 corresponde a su espectro de onda o, lo que es lo mismo, una representación Amplitudes / Frecuencias de todas las ondas que suman la onda total.


Figura 3.- Representación temporal de los armónicos en un sistema perturbado.


Figura 4. Representación espectral de la onda de la figura 3.

¿Qué efectos pueden provocar los armónicos?
Entre los posibles problemas más frecuentes destacan los siguientes:
• Distorsión en la tensión de la red.
• Perturbaciones en los sistemas electrónicos informáticos.
• Funcionamiento defectuoso de relés.
• Interrupciones en la alimentación debidas al disparo de las protecciones.
• Sobrecalentamientos de transformadores y motores
• Peligro de calentamientos o explosión en baterías de compensación de reactiva.
• Caídas de tensión.

Reducción de los armónicos.
Siendo necesario el uso de convertidores de frecuencia o fuentes de alimentación, etc, que provocarían esta distorsión armónica, hay que prever la instalación de filtros anti armónicos, transformadores compensadores de armónicos o inductancias que se observan en la figura 5, que reduzcan el nivel de los mismos.

En el caso de los convertidores de frecuencia incorporando inductancias en la entrada de alimentación. Además, dichas inductancias protegen o amortiguan de posibles sobretensiones de red, que se podrían traducir en un pico de corriente inadmisible para el convertidor. Gracias a ello se alarga la vida útil del equipo.


Figura 5. Soluciones mencionadas para la distorsión de armónicos

MDS puede medir y analizar sus máquinas, líneas o redes y optimizarlas en base a un mejor diseño y la reducción de armónicos mediante los filtros correspondientes.


Para más información, contactar con:

Sr. Alberto Carrasco
Asesor Técnico MDS

Business Unit Mechatronic Drives and Solutions
Ph: +34 93 447 84 00
Mail: Alberto.Carrasco@bonfiglioli.com