¿Dónde están la mayoría de los armónicos del 2º al 51º?

En cualquier sistema que contenga cargas no lineales que utilizan control de ángulo de fase o conmutación abrupta , en particular aquellos que consumen una corriente no sinusoidal. El rango específico de "2.º a 51.º" es una característica típica de ciertas tecnologías. Estos son los lugares más comunes donde se encuentra un espectro armónico tan amplio:

1. El ejemplo clásico: reactor controlado por tiristores (TCR) en plantas SVC

Esta es la respuesta más directa a tu pregunta. Como ya comentamos, una Reactor controlado por tiristores (TCR) Es el generador principal de un espectro continuo desde el 2.º hasta el 51.º armónico. Si se midiera la forma de onda de la corriente en los terminales de un TCR, su distorsión armónica se caracterizaría por este rango exacto.

2. Instalaciones industriales con controladores de voltaje de CA de alta potencia

Cualquier proceso industrial que utilice control de ángulo de fase con tiristores (SCR) o triacs para variar la potencia de una carga resistiva o inductiva generará este espectro.

• Calefacción industrial: Grandes hornos de arco eléctrico, hornos de calentamiento por inducción y equipos de soldadura por resistencia. El consumo de corriente, intenso y con rápidas variaciones, genera una enorme distorsión.

• Reguladores de intensidad de iluminación de gran tamaño: Sistemas de iluminación incandescentes o basados en transformadores muy antiguos o de grado industrial que utilizan reguladores de ángulo de fase.

• Arrancadores suaves para motores de CA: Si bien sólo están activos durante el arranque, durante ese período inyectan un espectro armónico similar a la red de suministro.

3. Saturación del núcleo magnético (un caso especial para armónicos de orden par)

La presencia de 2º, 4º, 6º... Los armónicos (de orden par) son una señal de alerta específica. Son menos comunes en los circuitos electrónicos de potencia estándar y apuntan a un fenómeno particular:

• Transformadores y reactores que operan en saturación: Cuando el núcleo magnético de un transformador o reactor se lleva a la saturación (por ejemplo, debido a sobretensión, tormentas geomagnéticas o diseño incorrecto), la corriente magnetizante se vuelve asimétrica y rica en armónicos de orden par , particularmente el 2.º. Este es un escenario clásico donde se vería el 2.º armónico de forma prominente dentro del rango 2-51.º.

4. Cargas de arco

• Hornos de arco eléctrico (EAF): Esta es una fuente importante. El arco eléctrico en sí mismo es una carga altamente no lineal y caótica. Su relación voltaje-corriente es errática, lo que genera un espectro muy amplio y continuo de armónicos, que abarca todos los órdenes desde el segundo hasta frecuencias muy altas. La naturaleza aleatoria del arco garantiza una amplia distribución.

5. Casos poco comunes y problemáticos

• Rectificadores de media onda: Un rectificador de media onda consume corriente solo durante la mitad del ciclo. Esto crea una forma de onda asimétrica (con desplazamiento de CC) y altamente distorsionada, rica en armónicos de orden par (2.º, 4.º, 6.º...) así como armónicos de orden impar. Si bien son poco comunes en el diseño profesional debido a su impacto negativo, pueden encontrarse en fuentes de alimentación de consumo muy baratas o defectuosas.

¿Por qué no vemos esto más a menudo con la electrónica moderna?

Las fuentes de alimentación de modo conmutado modernas (en computadoras, servidores, controladores de LED) y los variadores de frecuencia (VFD) utilizan un mecanismo diferente: Rectificadores de puente de diodo/transistor seguidos de un condensador de CC .

• Estos consumen corriente en pulsos cortos y agudos en el pico de la forma de onda de voltaje.

• Este tipo de no linealidad genera principalmente armónicos de orden impar (3º, 5º, 7º, 9º, 11º...) .

• El tercer armónico y sus múltiplos (triplenos) suelen ser los de mayor magnitud.

Busque equipos industriales grandes y potentes que utilicen tiristores para "cortar" la forma de onda de CA (como los TCR) o que involucren arcos eléctricos inestables (como los hornos de arco).

La presencia de una espectro continuo y amplio que incluye armónicos prominentes de orden par (2.º, 4.º) es un fuerte indicador de control del ángulo de fase o saturación del núcleo , a diferencia de la consumo de corriente en forma de pulso de los rectificadores modernos, que crea principalmente armónicos de orden impar.