Subido por Alexey Ricardo Silva

CAPÍTULO II cargas no lineales y armonicos

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CAPÍTULO II
CARGAS NO LINEALES Y ARMÓNICOS
En el presente capitulo se presentan las bases teóricas necesarias para tener conocimiento acerca
de las corrientes armónicas, el tipo de carga que genera dichas corrientes, las principales cargas
no lineales generadoras de amónicos y las principales fuentes de armónicos presentes en los
sistemas eléctricos.
2.1 CARGA NO LINEAL
Las cargas no lineales son todos aquellos equipos electrónicos que cambian la forma de onda de
la corriente, ellos poseen una característica de alimentación sinusoidal, pero debido a los
elementos de electrónica de potencia que contienen cambian la forma de onda de la corriente.
[5][7][11][13]
2.2 PRINCIPALES CARGAS NO LIENALES
Estas cargas se pueden clasificar en 3 categorías, a continuación, se mostrará una lista con las
cargas lineales más importantes. Cabe acotar que, las cargas señaladas con el signo (-) no pueden
ser tratadas en régimen permanente lo que complica su estudio. [5][12]
1. Basas en arcos y descargas eléctricas.

Lámparas de descarga (fluorescentes, ahorradoras de energía, neon, vapores de sodio y
mercurio, etc.).

1.2 Soldadores de arco (-).

1.3 Hornos de arco (-).
2. Basadas en inductancias saturables.

Transformadores.

Motores.

Reactancias para limitar los arcos de descarga.
3. Electrónicos.

Rectificadores para cargar resistivas e inductivas.

Fuentes de alimentación (aparatos electrónicos domésticos y de oficina, variadores de
frecuencia, sistemas de alimentación ininterrumpida, lámparas electrónicas, etc.).

Reguladores y recortadores (variación de velocidad de pequeños motores, ahorradores
de energía para motores, reguladores de luz, compensadores estáticos de energía reactiva
(SVC,TCR), reguladores para dispositivos de caldeo, etc.).

Cargadores de baterías.

Cicloconvertidores.

Convertidores continua-alterna sobre la red (energía solar, accionamiento son
recuperación de energía, transmisión de energía en cociente continua, etc.).
2.3 ARMONICOS
Los armónicos son forma de ruido eléctrico senoidal (tensiones y corrientes), cuyas frecuencias
son múltiplos enteros de la fundamental, para la cual está diseñado el sistema eléctrico cuando
entra en operación. La forma de onda deformada puede ser descompuesta en la suma de la señal
de frecuencia fundamental y las armónicas. [6][7][14]
Figura 2.1 Curva de la corriente fundamental y sus múltiplos.
Un aspecto importante que se debe acotar, los armónicos se comportan como fuentes de
corrientes colocadas en paralelos y cada armónico posee una frecuencia diferente, la sumatoria
de todas las intensidades, es la corriente que alimente la carga. Cabe destacar, la frecuencia
fundamental es la única que produce potencia activa. Una acotación importante es que los
armónicos pares aparecen únicamente en corriente continua.[7]
Figura 2.2 Esquema del comportamiento de las corrientes armónicas
2.4 ARMONICOS CARACTERISTICOS
Son aquellos armónicos producidos por equipos convertidores semiconductores en el curso de
la operación normal.[9]
Tomando como ejemplo un convertidor de seis pulsos, este convertidor tiene como armónicos
característicos los impares diferentes a los múltiplos de tres, por ejemplo, 5th, 7th, 11th, 13th,
etc.
h = kq ±1
k = algún entero
q = número de pulso del convertidor
2.5 ARMÓNICOS NO CARACTERISTICOS
Los armónicos no característicos no son producidos por equipos convertidores semiconductores
en el curso de la operación normal.[9]
Los armónicos no característicos provienen de:

Frecuencias oscilatorias.

Demodulaciones del armónico característico.

Demodulaciones de la fundamental.

Desbalance en los sistemas de potencia AC, el ángulo de retardo asimétrico.

Funcionamiento del ciclo-convertidores.
2.6 FUENTES ARMONICAS
Los armónicos son producto de cualquier caga no lineal conectada en un sistema eléctrico, entre
las que se citan algunas se pueden despreciar de manera seguro en los sistemas de distribución.
Se mostrará una lista de ejemplos de fuentes de armónicos presentes en los sistemas de potencia:
[3][6][11]

Saturación de transformadores.

Corrientes de energización de transformadores.

La corriente de Inrrush de los transformadores.

Conexiones al neutro de transformadores.

Fuerzas magnemotrices de máquinas rotatorias de corriente alterna.

Hornos de arco eléctrico.

Lámparas fluorescentes.

Fuentes reguladas por conmutación.

Cargadores de baterías.

Compensadores estáticos de VAR’s.

Variadores de frecuencia para motores (“drives”), inversores.

Convertidores de estado sólido tales como:
En las instalaciones eléctricas convencionales podemos encontrar los siguientes valores de
armónicos:[3]

Alumbrado fluorescente, hasta un 26%.

Equipos de comunicaciones, hasta un 26%.

Controladores para edificios inteligentes, hasta un 58%.

Pc, impresoras, mini computadoras, etc. Producen una distorsión armónica hasta de
124%.

Fuerte de energía ininterrumpida (UPS), producen hasta un 26% de distorsión armónica.
2.7 SECUENCIA DE ARMÓNICOS EN SISTEMAS ELÉCTRICOS BALANCEADOS
Todo armónico tiene asignado un nombre, frecuencia y secuencia que dependerá de la
fundamental.[6][15]
Tabla 2.1 Secuencia de los armónicos.
N° armonico 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
+
-
0
+
-
0
+
-
0
+
-
0
´+
secuencia
Analizar las secuencias de los armónicos es muy importante, con esto podemos estudiar los
efectos que estos causan, con ello se puede llegar a las siguientes afirmaciones:[6][15]

Los armónicos de corriente de orden 3n (secuencia cero) solo pueden circular en
sistemas trifásico cuando existe un retorno por neutro.

Los armónicos de tensión de orden 3n+1 (secuencia positiva), generan un campo
giratorio en el mismo sentido de la fundamental en los motores.

Los armónicos de tensión de orden 3n-1 (secuencia negativa), generan un campo
giratorio en el sentido contrario de la fundamental en los motores.
Muchos autores han estudiado los efectos que tienen los armónicos de secuencia positiva,
negativa y cero en los motores, ellos concluyen: los armónicos de tensión de secuencia positiva
intentan hacer girar al motor en el sentido de su diseño, lo cual es el sentido correcto de giro y
beneficia a los motores. Los armónicos de tensión de secuencia negativa intentaran hacer que el
motor gire en sentido contrario a su diseño, lo cual genera que este reste potencia. Los armónicos
corrientes de secuencia cero también conocidos como los triplen, generaran calentamiento al
motor lo cual incrementaran las perdidas por calentamiento, lo mismo les sucede a los
transformadores.[15]
Debe tomarse en consideración que las conclusiones sobre la secuencia de los armónicos solo
son válidas cuando se trata de un sistema trifásico balanceado y las formas de onda de las tres
fases son idénticas.
En la práctica, pueden encontrarse diferencias entre las tres fases del sistema, tal como se
muestra en la Figura 2.6.
Figura 2.6 Sistema trifásico con diferentes formas de onda.
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