¿Qué son los armónicos del sistema de potencia?
Los armónicos del sistema de energía son los subproductos de los dispositivos electrónicos que ocurren cuando ciertos tipos están conectados a los sistemas de energía. Los dispositivos como las fuentes de alimentación ininterrumpida, las computadoras personales y las unidades de frecuencia variable crean armónicos del sistema de energía cuando consumen energía en pulsos cortos en lugar de una manera suave. Los efectos de estos armónicos resultan en voltajes distorsionados y problemas que afectan negativamente el rendimiento de los sistemas.
Las fuentes de suministro eléctrico tienen como objetivo entregar voltajes sinusoidales consistentemente. Cuando las cargas no lineales o cualquier dispositivo que utiliza fuentes de alimentación de estado sólido para transformar la corriente alterna en corriente continua se conectan a una fuente de alimentación, se obtienen armónicos del sistema de alimentación. Una carga lineal tiene una relación de corriente continua en la que la potencia es proporcional al voltaje con ambas ondas que tienen la misma forma. Las lámparas incandescentes, motores y calentadores son algunos ejemplos de cargas lineales.
Las cargas armónicas que producen corriente son no lineales, donde las formas de onda de corriente y voltaje difieren entre sí en forma. Cuando dicha carga consume energía, la impedancia dentro del sistema genera voltajes armónicos. Los dispositivos ferromagnéticos, las unidades de iluminación de descarga y los dispositivos de arco son algunos ejemplos de cargas no lineales. Los efectos de los armónicos del sistema de potencia pueden ser bastante severos dependiendo de la magnitud de la distorsión de voltaje.
En muchos sentidos, su efecto es comparable a cómo el estrés afecta negativamente al cuerpo humano. Los altos niveles de distorsión armónica pueden provocar el funcionamiento esporádico del equipo, las ineficiencias del sistema de alimentación e incluso el apagado. Todo el sistema de distribución de servicios públicos y cualquier dispositivo conectado pueden verse afectados en varios niveles de varias maneras. Por ejemplo, los armónicos del sistema de potencia pueden reducir la vida útil de los condensadores o hacer que fallen o se rompan. Los componentes pueden tropezarse, explotar o dañarse sin causa aparente.
Las distorsiones de voltaje armónico hacen que los generadores funcionen de manera inestable y sobrecalienten los devanados en los transformadores. Los dispositivos como teléfonos y computadoras pueden fallar intermitentemente o exhibir interferencia. Los usuarios pueden terminar con facturas de energía excesivas debido a que los medidores de servicios públicos registran incorrectamente las mediciones de energía.
Los técnicos usan muchos métodos para reducir los armónicos del sistema de energía, que van desde diseños más eficientes hasta el uso de transformadores de aislamiento y delta-delta. Con un mejor diseño, los armónicos pueden reducirse limitando las cargas no lineales a un cierto porcentaje de la capacidad de un transformador. Los transformadores Delta-Delta cambian las relaciones de fase utilizando diversas técnicas, que también son beneficiosas. Los transformadores de aislamiento intentan resolver el problema aumentando y reduciendo el voltaje del sistema para que coincida.