Comprensión de la corriente de línea neutra: causas, daños y perspectivas de diseño de AHF

1. ¿Qué es la corriente de línea neutra?

En un sistema trifásico de cuatro hilos, la corriente de neutro es idealmente cero si todas las cargas de fase están perfectamente equilibradas y son lineales. Sin embargo, en aplicaciones prácticas, especialmente en edificios comerciales, plantas industriales y centros de datos, la presencia de cargas no lineales y sistemas desequilibrados genera una corriente de neutro significativa.

2. ¿Qué causa una corriente alta en la línea neutra?

Hay dos contribuyentes principales:

• Desequilibrio de fase: la distribución desigual de cargas monofásicas genera corrientes de fase desiguales, lo que provoca que la corriente regrese a través de la línea neutra.

• Armónicos triples (3.º, 9.º, etc.): estos armónicos de secuencia cero de cargas no lineales (por ejemplo, computadoras, iluminación LED, sistemas UPS) están en fase en las tres fases y se suman en la línea neutra, lo que amplifica en gran medida la corriente neutra.

3. ¿Por qué es peligrosa la corriente neutra alta?

Una corriente neutra excesiva puede provocar problemas graves:

• Sobrecalentamiento o quema del conductor neutro

• Disparo inesperado de los dispositivos de protección

• Aumento de la interferencia electromagnética (EMI)

• Envejecimiento acelerado de cables y transformadores

• Riesgos de seguridad debido a la elevada tensión de neutro a tierra

4. ¿Importa la distorsión armónica total (THD) de la línea neutra?

Técnicamente, la Distorsión Armónica Total (THD) de la corriente neutra se puede calcular, pero su utilidad práctica es limitada. En cambio, los ingenieros suelen centrarse en:

• El valor RMS de la corriente neutra

• La contribución del 3er y otros armónicos triples

• La relación de corriente N a fase (por ejemplo, N/Ph > 1,5 sugiere una distorsión grave)

5. ¿Por qué AHF tiene una capacidad de línea neutra el doble que la de las líneas de fase?

Filtros armónicos activos (AHF) Diseñado para sistemas de cuatro cables, debe compensar no sólo los armónicos de fase sino también los armónicos de secuencia cero en la línea neutra.

En sistemas con alta distorsión armónica del tercer armónico, la corriente de neutro puede alcanzar teóricamente tres veces la magnitud de los armónicos de cada fase. Para garantizar una compensación fiable, la mayoría de los productos AHF están diseñados con una capacidad de manejo de corriente de línea de neutro que duplica la de una monofásica.

Esto explica:

• La suma completa de armónicos triples

• Picos transitorios y sobrecargas

• Seguridad y cumplimiento de las normas IEEE 519 e IEC

El aumento de la corriente de neutro es una preocupación creciente en los sistemas eléctricos modernos, especialmente en entornos con cargas densas no lineales. Es fundamental comprender sus causas y abordarlo con soluciones adecuadas para la calidad de la energía, como un sistema de cuatro hilos. AHF —puede mejorar enormemente la seguridad y la eficiencia del sistema.