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tomado de internet de la página:
Power
Quality.
Escrito
por:
Tom Shaunghnessy, PowerCET, Santa Clara, C.A.
Traducción:
Ing. Jaime A. Vázquez P.
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El Problema de los Armónicos
Como los problemas ocasionados por
cargas no lineales llegar a ser cada vez más obvios, compañías de
electricidad y MIS de gerentes se encaran con la necesidad de disminuir los
efectos de cargas no lineales sobre sus instalaciones
Sobre la década pasada, alguna
compañía de electricidad y MIS de gerentes han descubierto repentinamente un
problema sorprendente: Como ellos adicionaron muchas computadoras y equipo
electrónico, el factor de poder para la compañía de electricidad bajó. En
algunos casos, la reducción en el factor de potenciar era suficiente como
para producir cargos extras (penalizar el bajo factor de potencia). Aún peor,
fallas en transformadores y conductores coincidieron con el bajo factor de
potencia.
El uso de equipo electrónico
moderno ha cambiado nuestras vidas (la mayoría argumentarían para mejorar)
pero tenido cambiado también la característica de carga de las instalaciones
modernas. Las cargas electrónicas han ganado el nombre de “Carga no
lineal”; para describir la forma de la potencia. Algunos de los efectos
adversos de cargas no lineales concentradas sobre una compañía de
electricidad son:
-
La distorsión de voltaje dentro de instalaciones
-
Las corrientes excedentes por el neutro
-
Los altos niveles voltaje de neutro a tierra
-
Los recalentamiento en transformadores
-
Los grandes campos magnéticos que emanan desde transformadores
-
La reducción en la capacidad de distribución
-
Penalización por bajo factor de potencia
El término carga no lineal se
usa usualmente para describir las fuentes de alimentación tipo “switch”
que se encuentran en computadoras personal. De hecho, este tipo de fuente de
alimentación se usa usualmente en un montón de aplicaciones. Los hornos de
microondas, impresoras de láser, instrumentación médica, stereos,
televisores, y la iluminación electrónica están entre unos cuantos
dispositivos que usan fuente de alimentación tipo “switch”. Los otros
tipos de cargas no lineales incluyen dimmers
para luz, rectificadores de 6 pulsos, controladores de carga por fase y
ángulo de seis pulsos y rectificadores de 12 pulsos. Los variadores de
velocidad comúnmente usan rectificadores de 6 pulsos y controladores de fase
y ángulo.
El problema con cargas no lineales es la forma no sinusiodal de la corriente. La figura 1 muestra la forma de la corriente en una fuente monofásica tipo “switch”. La corriente está presente por cortos períodos de 2 a 3 ms por cada medio ciclo. En el contraste, a una carga sinusoidal la corriente se encuentra presente durante todo el medio ciclo (8.33ms) y es similar a la forma de onda del voltaje aplicado. La forma de onda de la corriente en las fuentes tipo “switch” causa diversos problemas:
El primero, las pérdidas de voltaje ocasionadas por la forma de la corriente se concentran en un punto dentro de la onda de AC.
El segundo, en sistemas de distribución trifásica, las corrientes para cargas equilibradas comparten el regreso entre fases, y la corriente de regreso podría ser cero o no necesariamente produciendo desbalances.
Figura1. Fuente de corriente monofásica tipo “Switch”
Sin embargo, con las fuentes tipo “switch”, la forma de la corriente en cada fase es única en el tiempo con respecto a las otras fases. La corriente de retorno para cargas no lineales debe volver a través del neutro porque no hay posibilidad de que esta lo haga por las fases. Para un buen sistema trifásico balanceado con mínima impedancia en el sistema de distribución, la corriente por neutro llega a ser 1.73 veces más grande que las corrientes de fase. El cableado dimensionado para las corrientes de fase no es adecuado para transportar la corriente de retorno.
Tercero, la corriente de pulso para una fuente tipo “switch” se
repite a una rata de 60 Hz, pero los componentes de frecuencia en la forma de
onda se concentran en los más los armónicos de orden impar.
|
Fnd |
9.31 A |
86º |
18th |
0.8% |
210º |
35th |
0.6% |
28º |
||
|
2nd |
0.0% |
51º |
19th |
4.4% |
81º |
36th |
0.1% |
115º |
||
|
3rd |
82.8% |
259º |
20th |
0.7% |
15º |
37th |
0.5% |
179º |
||
|
4th |
0.2% |
192º |
21st |
2.9% |
269º |
38th |
0.1% |
204º |
||
|
5th |
67.3% |
72º |
22nd |
0.6% |
175º |
38th |
0.5% |
319º |
||
|
6th |
0.4% |
338º |
23rd |
2.0% |
119º |
40th |
0.1% |
7º |
||
|
7th |
48.8% |
244º |
24th |
0.4% |
332º |
41st |
0.5% |
112º |
||
|
8th |
0.5% |
143º |
25th |
1.8% |
321º |
42nd |
0.2% |
178º |
||
|
9th |
30.8% |
55º |
26th |
0.2% |
105º |
43rd |
0.5% |
267º |
||
|
10th |
0.6% |
309º |
27th |
1.7% |
146º |
44th |
0.0% |
348º |
||
|
11th |
15.8% |
220º |
28th |
0.2% |
235º |
45th |
0.5% |
70º |
||
|
12th |
0.7% |
104º |
29th |
1.2% |
312º |
46th |
0.0% |
20º |
||
|
13th |
6.2% |
3º |
30th |
0.3% |
21º |
47th |
0.3% |
229º |
||
|
14th |
0.7% |
259º |
31st |
0.9% |
105º |
48th |
0.1% |
173º |
||
|
15th |
4.8% |
111º |
32nd |
0.3% |
182º |
49th |
0.2% |
357º |
||
|
16th |
0.7% |
53º |
33rd |
0.7% |
243º |
50th |
0.1% |
344º |
||
|
17th |
5.4% |
265º |
34th |
0.2% |
334º |
|
|
|
||
|
T.H.D.: 122.9
% |
CONTRIB. IMPARES: 122.9% |
CONTRIB. PARES: 2.15 |
||||||||
|
Frecuencia 60 Hz |
||||||||||
Tabla 1 Análisis de Furier de la forma de onda de la corriente