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¿Qué es la armónica y cómo gestionarla?
Los armónicos denotan cantidades eléctricas que poseen frecuencias que son múltiplos enteros de la onda fundamental presente en la corriente. Este concepto normalmente implica la descomposición en series de Fourier de cantidades eléctricas periódicas no sinusoidales. En este contexto, cualquier magnitud eléctrica con una frecuencia superior a la de la onda fundamental, derivada de la corriente, se clasifica como armónica. El orden armónico está determinado por la relación entre la frecuencia armónica y la frecuencia fundamental, representada matemáticamente como n=fn/f1 .
La representación visual de las formas de onda armónicas se ilustra en la Figura 1, que muestra los distintos patrones asociados con cada componente armónico. Como complemento a esto, la Figura 2 presenta un diagrama de descomposición armónica, que muestra cómo estas frecuencias armónicas individuales se combinan y se analizan a partir de la señal compleja general, aclarando así su contribución a la forma de onda eléctrica total.
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| Fig. 1 Oscilograma armónico | Fig. 2 Diagrama de descomposición armónica |
¿De dónde vienen los armónicos?
En el mundo actual, muchos dispositivos que utilizamos todos los días pueden crear algo llamado corrientes "armónicas" cuando utilizan electricidad. Piense en estos armónicos como notas musicales adicionales que nuestro sistema eléctrico no esperaba.
Dispositivos que causan armónicos:
- Fuentes de alimentación de modo conmutado (SMPS) que se encuentran en computadoras, cargadores de teléfonos y televisores.
- Bombillas de bajo consumo** con balastros electrónicos que ayudan a que brillen.
- Controladores de velocidad para ventiladores, bombas y aires acondicionados.
- Sistemas de Alimentación Ininterrumpida (UPS)** que mantienen las computadoras en funcionamiento durante cortes de energía.
- Grandes máquinas con transformadores y motores, como equipos de fábrica y ascensores.
- Incluso artículos domésticos comunes** como televisores y electrodomésticos de cocina.
Además, varios dispositivos que convierten la energía de CA (la que viene de la pared) en energía de CC (lo que necesitan la mayoría de los dispositivos electrónicos) pueden agregar armónicos. Esto incluye cosas como cargadores de baterías y dispositivos de voltaje ajustable.
En la industria, herramientas avanzadas como los **convertidores de frecuencia** se han vuelto muy útiles para controlar las velocidades de los motores, lo que hace que las fábricas sean más eficientes. Pero, al igual que un efecto secundario, estos convertidores crean muchos de esos armónicos adicionales. Hacen que la electricidad fluya de forma ondulada y desigual en lugar de un patrón suave y limpio.
Estos armónicos pueden provocar que la tensión en la red, que es como la "vía principal" de la electricidad, tenga caídas y altibajos. Es un poco como conducir por una carretera llena de baches: puede ralentizar el vehículo y hacer que el viaje sea menos cómodo.
A medida que avanza la tecnología, la gestión de estos armónicos se vuelve aún más crucial para mantener nuestro suministro de energía limpio y confiable, al igual que mantener una carretera fluida por la que circule la electricidad.
Abordar las distorsiones armónicas en los sistemas eléctricos es crucial para mantener la calidad de la energía, garantizar la longevidad de los equipos y prevenir interrupciones. Dos enfoques principales para mitigar los armónicos son el filtrado pasivo y el filtrado activo, cada uno con sus propias ventajas y aplicaciones.
Filtros armónicos pasivos: Los filtros pasivos son esencialmente una combinación de inductores (bobinas), condensadores y, a veces, resistencias, diseñados para atenuar frecuencias armónicas específicas. Operan según el principio de circuitos resonantes, apuntando y absorbiendo corrientes armónicas antes de que puedan circular de regreso a la red eléctrica. Los filtros pasivos son relativamente simples, robustos y requieren un mantenimiento mínimo.
Son particularmente eficaces para reducir los armónicos de bajo orden (p. ej., 3.º, 5.º, 7.º) y, a menudo, son rentables para aplicaciones en las que el espectro de armónicos es predecible y estable. Sin embargo, su sintonización fija los hace menos adaptables a cargas armónicas cambiantes y potencialmente pueden resonar con las impedancias del sistema, causando sobretensión o amplificando otros órdenes armónicos si no se diseñan cuidadosamente.
Filtros armónicos activos (AHF): por el contrario, los filtros activos emplean electrónica de potencia para monitorear e inyectar activamente corrientes de compensación en el sistema para cancelar las corrientes armónicas. Los AHF constan de convertidores de potencia, algoritmos de control y un condensador de enlace de CC. Al analizar constantemente el contenido armónico de la red, generan contraseñales precisas que anulan el impacto de los armónicos en tiempo real.
Esta adaptabilidad permite a los AHF manejar una amplia gama de frecuencias armónicas, lo que los hace altamente efectivos en entornos de carga complejos y variables. Pueden ajustar dinámicamente su estrategia de compensación a medida que cambia el perfil armónico, asegurando un rendimiento óptimo incluso con cargas impredecibles. Si bien los AHF ofrecen una flexibilidad y precisión superiores en la mitigación de armónicos, tienen un costo inicial más alto y requieren sistemas de control más sofisticados en comparación con los filtros pasivos.
compatible con la red ipv6
