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10.2.3. Causas de la presencia de armónicos
Cualquier aparato que altere la forma de la onda senoidal o que sólo use una parte de la
onda causa distorsiones de la forma de onda y en consecuencia armónicos.
Todas las señales quedarán afectadas. La situación más común es la distorsión armónica
debida a cargas no lineales como equipos electrodomésticos, ordenadores personales,
controladores de velocidad de motores. La distorsión armónica produce corrientes de
valores significativos a las frecuencias de orden impar de la frecuencia fundamental. Las
distorsiones armónicas afectan considerablemente al conductor de neutro de las
instalaciones eléctricas.
En la mayoría de países la red de alimentación es trifásica con 50/60Hz con conexión
triángulo en el primario y conexión estrella en el secundario del transformador. El
secundario generalmente entrega 230V AC entre fase y neutro y 400V AC entre fases. El
balanceando de las cargas para cada fase es el problema de los diseñadores de sistemas
eléctricos. Hasta hace unos diez años, en un sistema bien balanceado, la suma vectorial
de las corrientes era aproximadamente cero en el punto de neutro. Las cargas eran
bombillas incandescentes, pequeños motores y otros dispositivos que presentaban cargas
lineales. El resultado era esencialmente corrientes senoidales en cada fase y una
pequeña corriente en el neutro a la frecuencia de 50/60Hz.
Los "Modernos" dispositivos como TV, luces fluorescentes, máquinas de vídeo y
microondas normalmente consumen corriente sólo durante una fracción de corriente de
cada ciclo en consecuencia se producen corrientes no lineales. Todo esto produce
armónicos de orden impar de la frecuencia de línea a 50/60Hz. Por esta razón la corriente
en los transformadores de distribución contiene solo componentes de 50Hz (o 60Hz) pero
en realidad también corrientes de orden a 150Hz (o 180Hz), a 250Hz (o 300Hz) y otras
componentes de orden superior de más de 750Hz (o 900Hz).
La suma vectorial de las corrientes en un sistema bien balanceado que alimenta a cargas
no lineales es demasiado baja. Por lo tanto no se eliminan todos los armónicos. Los
múltiples de orden impar quedan añadidas en el neutro y pueden causar
sobrecalentamientos con cargas balanceadas.
10.2.4. Consecuencia de la presenza de armónicos
En general, los armónicos pares, p.e. 2°, 4° etc., no causan problemas. Los armónicos
impares, quedan añadidos al neutro (en vez de cancelarse unos con otros) y este motivo
lleva a crear una condición de sobrecalentamiento que es extremadamente peligrosa.
Los diseñadores deben tener en consideración tres normas cuando diseñan sistemas de
distribución que pueda contener armónicos en la corriente:
• El conductor de neutro debe tener suficiente sección.
• El transformador de distribución debe disponer de un sistema de refrigeración extra
para poder seguir trabajando por encima de su capacidad de trabajo cuando no
existen armónicos. Esto es necesario porque la corriente de los armónicos en el
conductor de neutro del circuito secundario circula en la conexión triángulo del
primario. Esta corriente armónica circulante calienta el transformador.
• Las corrientes producidas por los armónicos se reflejan en el circuito del primario y
continúan hasta la fuente de energía. Esto causa distorsión en la tensión y los
condensadores correctores de capacidad de la línea pueden ser fácilmente
sobrecargados.
El 5° y el 11° armónico se oponen al flujo de la corriente a través de los motores con un
rendiendo del funcionamiento limitando la vida media de los mismos.
En general es más elevado el número de orden del armónico y menor es su energía y
después menor el impacto que habrá sobre la aparamenta (hecho excepción para los
transformadores).
ES - 124
PQA400 - PQA823 - PQA824
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