I N D I C E

1 ARMÓNICAS EN SISTEMAS ELÉCTRICOS1.1 Introducción1.2 ¿Qué son las armónicas?1.3 Conceptos Generales

2 ORIGEN DEL PROBLEMA: FUENTES DE ARMONICAS

2.1 Señales de frecuencias menores a 50 [Hz]

2.2 Señales de frecuencias mayores a 50 [Hz] (Armónicas)

2.3 Conversores Estáticos de Potencia

3 ESTUDIO DE CALIDAD DE SERVICIO ELÉCTRICO.3.1 Objetivos3.2 Registros3.3 Resultados

4 RESUMEN DE PRINCIPALES FUENTES GENERADORAS DE PROBLEMAS DE ARMÓNICAS.4.1 Fuentes de Poder Switching.4.2 Variadores de Velocidad4.3 Cuadro Resumen de Efectos de Armónicas en Equipos e Instalaciones.

5 FILTRO ACTIVOS DE ARMÓNICAS

5.1 Introducción

5.2 Propiedades de los filtros activos paralelos

5.3 Diseño y aplicación de filtros activos

5.4 Funcionamiento

5.5 Formas de ondas típicas

6 INTERARÓNICAS Y FLUCTUACIONES DE VOLTAJE

6.1 Introducción

6.2 ¿Qué son las interarmónicas?

6.3 Fuentes de Interarmónicas

6.4 Impactos de las Interarmónicas

6.5 Definición y Concepto de Flicker

6.6 Ejemplo de un Arco Eléctrico

1. ARMÓNICAS EN SISTEMAS ELÉCTRICOS INDUSTRIALES

2

1.1 INTRODUCCIÓN.

La presencia de las armónicas en sistemas eléctricos de potencia de baja Tensión ha sido

reconocida por muchos años. Eso, sin embargo, solamente en tiempos recientes, la proliferación de aparatos

generadores de armónicas ha aumentado hasta tal grado que alguna atención debe ser dada al problema.

Convencionalmente los sistemas eléctricos de potencia son diseñados para operar con voltajes y corrientes

sinusoidales. Sin embargo, las cargas no lineales y electrónicamente conmutadas pueden distorsionar el

estado estacionario de la forma de onda.

La propagación de las armónicas en los sistemas eléctricos puede tener como resultado un

incremento en las pérdidas y posiblemente una merma de vida útil de los equipamientos, interferencia en el

control y protección de equipos.

1.2 ¿QUÉ SON LAS ARMÓNICAS?

La problemática de las perturbaciones armónicas en redes eléctricas tiene diversas características

entre las cuales es importante destacar su naturaleza estocástica. En efecto, tanto en el punto de inyección

de estas componentes armónicas, como en su propagación a través de toda la red eléctrica se puede apreciar

esta naturaleza. Los desequilibrios de fase en la red también contribuyen a que los convertidores presenten

una mayor contribución en la generación de componentes armónicas.

Algunas definiciones referentes a las armónicas:

a. Entorno Electromagnético: conjunto de fenómenos electromagnéticos que existen en un lugar dado.

b. Compatibilidad Electromagnética: es la capacidad de un equipo o dispositivo para funcionar de manera

satisfactoria en su entorno electromagnético, sin producir perturbaciones intolerables para ese entorno,

incluyendo otros equipos o dispositivos.

c. Nivel de Compatibilidad Electromagnética: es el nivel máximo especificado de perturbaciones

electromagnéticas, al cual puede esperarse que sea sometido un dispositivo, aparato o sistema

funcionando en condiciones particulares.

d. Nivel de Emisión: es el nivel de una perturbación electromagnética, emitida por un dispositivo, aparato o

sistema en particular.

e. Límite de Emisión: es el valor máximo especificado del nivel de emisión de una fuente de perturbación

electromagnética.

f. Nivel de Inmunidad: es el nivel máximo de una perturbación electromagnética de forma que actúa sobre

un aparato, dispositivo o sistema para lo cual éste permanece capaz de funcionar con la calidad deseada.

g. Límite de Inmunidad: es el valor mínimo especificado del nivel de inmunidad.

h. Componente Fundamental: es la componente de orden uno (1) del desarrollo en serie de Fourier de

una onda periódica.

i. Componente Armónica: es aquella componente de un orden superior a 1 del desarrollo en serie de

Fourier de una forma de onda periódica.

3

j. Orden de una componente Armónica: es el número entero obtenido del cuociente entre la frecuencia

de la componente armónica y la frecuencia de la componente fundamental.

k. Tasa de una Componente Armónica k: es el valor obtenido del cuociente entre el valor efectivo de la k-

ésima componente armónica y el valor efectivo de la componente fundamental de la forma de onda.

l. Punto de Conexión Común a la Red Eléctrica (PCC): es aquel punto situado en la red de suministro

eléctrico más cercano eléctricamente del consumidor, en cuya instalación está o puede estar conectado

un aparato, y al que pueden estar conectadas otras instalaciones.

m. Armónicas de Tensión: es una tensión sinusoidal con una frecuencia igual a un múltiplo entero de la

frecuencia fundamental del voltaje de suministro. Las armónicas de voltaje en un sistema de suministro

son causadas principalmente por las corrientes armónicas que fluyen a través de las impedancias del

sistema. Las armónicas de corriente son generadas predominantemente por los equipos de los

consumidores finales cuyas características de tensión/corriente son no lineales.

n. Tensión Interarmónica: es una tensión sinusoidal con una frecuencia entre armónicas, es decir, la

secuencia no es un múltiplo entero de la fundamental.

o. Evaluación Global de las Armónicas: el índice más utilizado es el THD o Distorsión Total armónica

Donde Uk es la componente armónica k-ésima y U1 es la componente fundamental.

p. Fuentes Inyectoras de Armónicas: Soldadoras y Hornos al Arco, Rectificadores, Variadores de

Frecuencia, Cargas monofásicas no lineales.

q. Fluctuación de Tensión: pueden describirse como una variación cíclica de la envolvente de la forma de

onda de la tensión o como una serie de cambios aleatorios de la tensión, tal que la magnitud

normalmente no excede el rango del 10%.

r. Fuentes de Fluctuaciones: Máquinas soldadoras, Grandes motores con carga variable, Conexión y

desconexión de grandes cargas, Conexión y desconexión de bancos de condensadores.

s. Efectos de la Fluctuaciones: en general las fluctuaciones tienen una amplitud inferior al 10% y por lo

tanto la mayoría del equipamiento supera sin problemas estas perturbaciones.

t. Flicker o Parpadeo: la definición es impresión subjetiva de luminosidad fluctuante. Es decir, se trata de

un fenómeno de variación en el tiempo de la luminosidad, y su importancia radica en que esta variación

puede afectar al ser humano desde una simple molestia (el conjunto ojo-cerebro) hasta una enfermedad.

4

1.3 CONCEPTOS DE ARMÓNICAS.

Entender el significado que es dado a una forma de onda distorsionada puede ser facilitado si se

conoce la composición de frecuencias de la onda. El Efecto de varias armónicas es mostrado en la figura 1.

Bajo condición de estado estacionario periódico, la forma de onda de corriente y tensión desformada pueden

ser expresados por la serie de Fourier. La serie de Fourier para una función f(t) periódica con frecuencia

fundamental w puede ser representada como:

Los coeficientes Cn y ángulo de fase n para la n-ésima armónica están dados por:

Donde T=2/ y C0 es la componente continua de la función.

Figura 1: Distorsión de la forma de onda

5

2 ORIGEN DEL PROBLEMA: FUENTES ARMÓNICAS

La proliferación de los dispositivos de electrónica de potencia ha influido notablemente en el aumento

del nivel de armónicas en las redes eléctricas. Este aumento de la contaminación eléctrica o distorsión de las

formas de onda de tensión y corriente debido a las armónicas de frecuencias distintas a la fundamental, se

debe al desarrollo y perfeccionamiento de los semiconductores de potencia que ha motivado la utilización de

aparatos como conversores estáticos, dada su eficiencia y fiabilidad en el control de la energía eléctrica. Así

como también hornos de arcos, debido a sus características especiales para fundir metales y otros

dispositivos de electrónica de potencia que tienen un comportamiento no lineal.

Los niveles de perturbación armónica de estas fuentes se pueden clasificar en dos categorías, la primera en

un rango de frecuencias armónicas menores que la fundamental (50 [Hz]) y que sólo será nombrada, la

segunda corresponde a las frecuencias mayores que 50 [Hz]).

2.1 Señales de frecuencias menores a 50 [Hz]

Si algún equipo produce este tipo de señal, llamadas también subarmónicas, éstas podrían ocasionar

parpadeos luminosos perceptibles que son molestos para el ojo humano (por ej. Flicker, rango 0.1 a 25 [Hz]).

2.2 Señales de frecuencias mayores a 50 [Hz] (Armónicas)

El origen de las señales perturbadoras en los sistemas de distribución industrial -que producen un

aumento en la distorsión de voltaje y corriente del sistema- se debe a los siguientes factores:

El aumento en la utilización de equipos de electrónica de potencia, los cuales tienen características de

voltaje y corriente no sinusoidales, comportándose como verdaderas fuentes que inyectan corrientes

armónicas al sistema. Entre estos aparatos se encuentran los rectificadores, inversores, convertidores de

frecuencias, compensadores estáticos de reactivos y cicloconversores.

El incremento en la aplicación de los bancos de condensadores, ya sea para corregir factor de potencia o

regulación de voltaje, los cuales pueden estar ubicados próximos a fuentes generadoras de armónicas

propiciando la condición de resonancia, la cual puede magnificar el nivel de armónicas existente.

2.3 Conversores Estáticos de Potencia

Se entenderá como conversores estáticos de potencia a los aparatos basados en dispositivos

electrónicos de estado sólido (diodos y tiristores) que pueden ser equipos rectificadores, convertidores de

frecuencia, inversores, cicloconversores y compensadores estáticos de potencia reactiva.

6

Los conversores de potencia están presentes en la industria en muchas formas y aplicaciones. En potencias

elevadas estos conversores exhiben elevados índices de disponibilidad, confiabilidad y rendimiento a costos

razonables. Su campo de aplicación cubre desde rectificación de altas corrientes (electrorefinación), hasta

accionamiento de grandes máquinas en continua o alterna (cicloconversores).

Todos estos equipos tienen una característica común que es requerir o absorber corriente del

sistema que es no sinusoidal. Por lo tanto, todos ellos son gobernados por las mismas leyes básicas que

permiten un análisis de su comportamiento. Durante el funcionamiento normal de estos equipos, aparecen

armónicas de tensión y/o corrientes en las redes. Para el caso de los rectificadores por ejemplo, se generan

armónicos tanto en el lado de continua como en el alterno, donde las del lado continuo son del orden:

h=k*p

y las del lado alterno son del orden:

h=k*p±1

siendo

h : orden de armónico

p : número de pulsos del rectificador

k : un entero positivo 1, 2, 3 ....

Luego, se tienen que por cada armónico en el lado continuo existen dos en el lado alterno, siendo los

del lado alterno los más perjudiciales para el sistema.

3 ESTUDIO DE CALIDAD DE SERVICIO ELÉCTRICO.

3.1 Objetivos

Evaluar la calidad de potencia eléctrica a la que están sometidos los equipos de una sub-estación o barra(s)

de alta/baja tensión, en particular regulación de tensión, magnitudes de distorsión armónica, flicker y

maniobras de conexión/desconexión.

3.2 Registros

Se registran magnitudes instantáneas de tensión y corriente a través de transformadores de tensión (T/P) y de

corriente (T/C), con los equipos de medición y registro siguientes:

7

Instrumento de 8 canales, de registro permanente para conocer las variaciones en función del tiempo de

valores RMS*, Distorsión Armónica Total (THD) y Componentes Armónicas principales de las Tensiones y

Corrientes Trifásicas.

Computador PC Notebook con tarjeta A/D de 8 canales, 12 bits, frecuencia de muestreo máxima de 100

kHz, 72 db de rango dinámico y capacidad de análisis numérico para un estudio detallado mediante registros

("fotos") tomados durante condiciones de especial interés (a definir según las características de la operación)

y para análisis de FLICKER con registros de 15 minutos de duración.

3.3 Resultados

Se entrega un Informe de Calidad de Servicio (ver nota*) con los siguientes resultados:

Validación de la instrumentación de alta tensión mediante correlación (coherencia) de valores de tensión

y corriente. Esto permite decidir en propiedad la conveniencia o no de utilizar instrumentación de alta tensión

especial, por ejemplo un divisor capacitivo.

Gráficos en función del tiempo de las magnitudes por fase, presentes durante todo el período de registro:

RMS*, Distorsión Armónica Total (THD) y Componentes Armónicas principales de cada una de las tensiones

y corrientes trifásicas.

Análisis numérico detallado de los registros ("foto") tomados durante diversas condiciones de operación y

maniobras de conexión/desconexión de equipos, incluye gráficos de formas de onda, análisis espectral y de

componentes armónicas, diagramas fasoriales de frecuencia fundamental (50 Hz.) y de armónicas principales.

Resultados de Flicker de acuerdo al "método RMS" (de actual utilización en los contratos de

abastecimiento de energía eléctrica). Adicionalmente se entregan los archivos con los datos "en bruto" (raw

data) para su análisis con otros métodos (por ejemplo norma IEC).

Análisis actual de límites de armónicas según la recomendación IEEE 519, para las tensiones y

corrientes de la barra(s).

Análisis de las tensiones y corrientes de las maniobras registradas, incluyendo tiempos efectivos de

cierre/apertura eléctrica, magnitudes máximas medición del nivel real actual de cortocircuito de la barra(s) y

estimación de la respuesta de frecuencia de la impedancia Z(w) de la red.

Nota (*): Se indica el contenido típico, en la práctica puede cambiar según las necesidades de cada caso

particular. El informe de calidad de servicio además incluye recomendaciones de operación, etc., y posibles

soluciones a los problemas detectados.

4 RESUMEN DE PRINCIPALES FUENTES GENERADORAS DE PROBLEMAS DE ARMÓNICAS.

4.1 Fuentes de Poder Switching.

8

Una variedad de equipos electrónicos se energizan internamente por fuentes de poder DC. En los

primeros diseños de fuente de alimentación, la fuente de alimentación monofásica común era lineal. En la

Figura 1-1, se muestra un esquemático de una fuente de alimentación lineal, la etapa rectificadora utiliza un

transistor (no mostrado) que opera en su región activa. Comparativamente hablando, la fuente de

alimentación lineal tiene pérdidas altas de potencia (eficiencia total en el rango del 30 al 60%). Además, el

transformador representa un peso importante de la fuente de alimentación.

Figura 1-1: Fuente de Poder Monofásica Lineal

La Figura 1-2 muestra un esquemático de una fuente de alimentación del tipo Switching. El cambio

de voltaje a DC se logra mediante los circuitos de convertidor DC - a - DC que emplean transistores o

MOSFETS para realizar la conmutación (ON - OFF). La diferencia con la fuente de alimentación lineal es que

los dispositivos transistorizados no tienen que operar en su región activa, lo que se traduce en pérdidas

reducidas de potencia. En este diseño, el transformador se ha eliminado, obteniendo como resultado un peso

reducido y mejorado eficiencia total (en el rango de 70 a 90%).

Figura 1-2: Fuente de Poder Switching

Con una fuente de alimentación del tipo switching, el voltaje alterno se convierte a continuo mediante

diodos rectificadores. La regulación de la tensión continua es obtenido por medio de Switcheo a alta

frecuencia (p. ej., 20-100 kHz). Aunque no es mostrado, un transformador de aislamiento de alta frecuencia

9

es usado. Este transformador es mucho más liviano y menor que el usado en la fuente de alimentación

lineal.

El curso de la corriente es controlado por la tensión que aparece a través del condensador de bajo

voltaje. Como resultado, la forma de onda de la corriente aparecerá como la que se muestra en la Figura 1-3,

en que la corriente tiene un cero valor hasta algún voltaje mínimo en el condensador se alcance, y entonces

crecerá hasta un valor peak y volverá a cero nuevamente. Como contraste con la fuente de alimentación

lineal, la corriente que aparece en el lado de alterna AC dura para una porción única de cada medio ciclo.

Como resultado, la característica es no-lineal y el dispositivo se comporta como una fuente de Armónicas.

Figura 1-3: Voltaje y Corriente de Fuente Switching

La mayoría de los convertidores monofásicos generan todas las armónicas impares en alrededor de

dos veces la cantidad de sus contra partes los convertidores trifásicos. Además, los convertidores

monofásicos tienen una cantidad importante de contenido de tercera armónica, que los convertidores

trifásicos no tienen.

Una expresión aproximada para determinar la cantidad de cada armónica presente es dada por la

ecuación siguiente:

% n = 200 / n

donde: n = orden armónica (3, 5, 7, etc.)

Así, uno esperaría encontrar sobre 67% de tercera armónica, 40% quinta, 29% séptima, etc. Esta

ecuación subestima el % de cada armónica en la mayoría de los casos. El THD actual, que es la

ponderación o la evaluación rms de todas las armónicas, aproxima y excede el 100% para muchos de estos

dispositivos.

10

Algunas mediciones recientes indican la forma de onda actual para una televisión de color tiene un

THD de 121% y un contenido de tercera armónica de 84%. Mediciones similares para una computadora con

una impresora láser indica un THD de 140% y un contenido de tercera armónica de 91%.

4.2 VARIADORES DE VELOCIDAD.

Las características de la corriente de entrada para los variadores de velocidad depende del tipo de

driver, la carga del driver, y las características del sistema que alimenta el driver. La distorsión armónica en

estas corrientes puede variar dentro de un amplio rango. Sin embargo, es posible identificar dos tipos básicos

de forma de onda que pueden usarse para propósitos de análisis:

TIPO 1: Alta Distorsión de la forma de onda

Esta es la característica de virtualmente todos los variadores que tienen la fuente de voltaje con

inversores (o sea, ondas escalonadas o modulación de ancho de pulso) que no se les ha adicionado una

inductancia de choque para el alisamiento de la corriente. La distorsión armónica total de la forma de onda

para el ejemplo es 80%. Realmente, puede ser más alto para drivers pequeños pero esta forma de onda es

una representación buena para un grandes drivers o grupo de drivers pequeños.

TIPO 2: Distorsión Normal de la forma de onda.

Esta forma de onda representa drivers DC, grandes drivers AC con la fuente inversora y pequeños

drivers AC con la fuente de voltaje inversora y adicionada la inductancia para el alisamiento de la corriente. El

ejemplo de forma de onda tiene un nivel de distorsión de 38%, que se obtiene desde un driver PWM de 100

HP con un 3% de inductancia de choque.

El ejemplo de formas de onda y espectros armónicas para los dos tipos de forma de onda se dan

más adelante. Estas características de forma de onda se usan a lo largo del análisis que sigue para

desarrollar algunas directivas generales para los requerimientos del control de armónicas.

11

0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10-400

-200

0

200

400

100 HP PWM ASD - No Choke/Filter

Time (Seconds)

Cu

rren

t (Am

ps)

TYPE 1 Waveform100 HP PWM ASD - No Choke

Amps

TYPE 2 Waveform100 HP PWM ASD - 3% Choke

0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.10-400

-200

0

200

400

100 HP PWM ASD - 3% Choke

Time (Seconds)

Cu

rren

t (Am

ps)

Amps

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

Harmonic Number

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Ha

rmo

nic

Ma

gn

itud

e (%

of F

un

da

me

nta

l)

ITHD = 80.6%

IRMS = 148.2 Amps

IFund = 115.4 Amps

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

Harmonic Number

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Ha

rmo

nic

Ma

gn

itud

e (%

of F

un

da

me

nta

l)

ITHD = 37.7%

IRMS = 117.6 Amps

IFund = 110.1 Amps

Figura 1-1: Ejemplo de los Tipos de variadores.

La observación primera desde estos dos tipos de forma de onda es la reducción armónica importante

que puede obtenerse para variadores PWM simplemente agregando una inductancia de choque en la

entrada. El gráfico a continuación ilustra el efecto del tamaño del inductor de choque sobre en el nivel de la

distorsión de la corriente de entrada de un variador típico

Figura 2-2: Efecto del inductor de choke en la distorsión de la corriente.

4.3 CUADRO RESUMEN DE EFECTOS DE ARMÓNICAS EN EQUIPOS E INSTALACIONES.

12

EQUIPO EFECTOS OBSERVADOS

Transformador Sobrecalentamiento si el factor K es elevado (superior a 2,7) y la carga es

superior al 90% de la nominal.

Condensadores Los condensadores (de compensación de factor de potencia, de iluminación,

por ejemplo) se queman si la corriente por ellos es más que 1,3 veces su

corriente nominal.

Motores de Inducción Sobrecalentamiento y vibraciones excesivas si la distorsión de tensión es

superior al 5%

Cables de conexión Sobrecalentamiento si el valor efectivo de la corriente (medido con un

instrumento true rms) es superior al que soporta el cable.

Equipos de Computación Pérdidas de algunos datos y daños en algunas componentes electrónicas

debido a que el voltaje máximo es superior al nominal o a que existe un

diferencial de voltaje entre neutro y tierra.

EQUIPO O INSTALACIÓN PROYECTO O MEJORAMIENTO

Distribución de Electricidad Dimensionamiento de conductores considerando armónicas

Disminución de las corrientes por el neutro mediante balance de cargas.

Disminución de las corrientes armónicas mediante filtros y transformadores

de aislación.

Tableros separados para equipos sensibles

Condensadores Sustitución por condensadores antiresonantes

Equipos Contaminantes Mejoramiento de los equipos (exigencia a los fabricantes de ubicar filtros

de línea o reactancias serie).

Transformadores de aislación

13

5. FILTROS ACTIVOS DE ARMÓNICAS.

5.1 INTRODUCCIÓN.

Los filtros activos de armónicas son equipos de electrónica de potencia que utilizan semiconductores

de rápida conmutación e inyectan corrientes armónicas en la red de alterna. Microprocesadores basados en

circuitos lógicos son necesarios para monitorear la corriente total de la carga, determinar el contenido

armónico y controlar la secuencia de switcheo de los semiconductores de potencia para generar la forma de

onda de corriente de manera de mitigar las armónicas en el sistema eléctrico.

5.2 PROPIEDADES DE LOS FILTROS ACTIVOS PARALELOS.

Compensación de armónicas en sistemas monofásicos y trifásicos hasta alrededor de la 50ª armónica.

Compensación de la potencia reactiva fundamental.

Eliminación de corrientes armónicas en los conductores neutros.

Independientes de:

La dirección de la corriente a compensar.

La fase de la corriente.

La asimetría de la corriente.

Calidad del voltaje.

La impedancia de la red.

Alto dinamismo.

No se producen resonancias.

Protección interna por sobrecargas.

Compatibilidad con compensación convencional instalada.

5.3 DISEÑO Y APLICACIÓN DE FILTROS ACTIVOS.

Estos productos se pueden disponer para ser usados en:

1. Líneas de distribución pública.

2. Punto común de conexión para facilidad del consumidor.

3. Dentro de sistemas trifásicos de distribución.

4. En sistemas trifásicos de cuatro hilos.

5. Para eliminar armónicas en el conductor neutro.

5.4 FUNCIONAMIENTO.

14

La utilidad de estos productos aparece por el uso de la Transformada Rápida de Fourier (FFT), para calcular

la magnitud las componentes armónicas presente en la señal monitoreada. Inyecta las corrientes de las

componentes necesarias para la mitigación de las armónicas.

5.5 FORMAS DE ONDAS TÍPICAS.

Las siguientes figuras la forma de onda típica de la corriente consumida por un variador de

frecuencia y la corriente después de incorporar un filtro activo.

A SIN COMPENSAR:

Corriente de Variador de Frecuencia sin Compensar

Espectro de Corriente sin Compensar THD=70%

B COMPENSADO

15

Corriente Variador de Frecuencia Compensado con Filtro Activo

Espectro Corriente Variador de Frecuencia Compensado con Filtro Activo THD=15%

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6. INTERARMÓNICAS Y FLUCTUACIONES DE VOLTAJE

6.1 INTRODUCCIÓN.

La combinación de variaciones elevadas de la corriente y una impedancia de red también elevada,

puede causar variaciones excesivas de la tensión de alimentación. Si las variaciones de tensión se repiten a

intervalos cortos de tiempo, se producirán fluctuaciones de la iluminación, principalmente de aquella emitida

por ampolletas incandescentes. Normas recientes, como la IEC 868-91, han establecido los límites

adecuados y la forma de medir las fluctuaciones de tensión aludidas.

6.2 ¿QUÉ SON LAS INTERARMÓNICAS?

La IEC las define como: “Entre las armónicas del voltaje y corriente de un sistema de

potencia, se pueden observar otras frecuencias que no son múltiplo entero de la frecuencia

fundamental. Estas frecuencias pueden aparecer en un espectro continuo de la señal observada”.

6.3 FUENTES DE INTERARMÓNICAS.

Hornos de Arco

Cicloconvertidores

Portadora de comunicaciones en líneas de potencia

Sistemas Electrónicos de Potencia PWM

Interacción de componentes de sistemas de control y de sistemas de potencia

6.4 IMPACTO DE LAS INTERARMÓNICAS.

Los avances en la electrónica de potencia tienen como resultado un aumento considerable de la

distorsión interarmónica. Es así como el diseño tradicional de filtros puede provocar una resonancia que

puede empeorar el problema de las interarmónicas.

El impacto más común de las interarmónicas es el Flicker de luz. En efecto, es común en

instalaciones domiciliarias observar un centelleo de la iluminación incandescente cuando parte, en forma

automática, el refrigerador de uso común. Si extrapolamos este efecto a grandes instalaciones los efectos

pueden ser peores.

Además, se puede observar efectos similares a los de las armónicas, es decir, calentamiento de equipos y

componentes, alternados y múltiples cruces por cero que pueden afectar a equipos que utilizan esta técnica

para realizar mediciones e interferencia en las telecomunicaciones. Por otra parte generan impactos únicos

como son el Flicker y la oscilación en los torques de excitación.

6.5 DEFINICIONES Y CONCEPTOS DE FLICKER.

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La definición de Flicker es: “Impresión subjetiva de luminosidad fluctuante”. Es decir, se trata

de un fenómeno de variación en el tiempo de la luminosidad, y su importancia radica en que esta variación

puede afectar al ser humano causándole desde una simple molestia hasta una enfermedad.

Es importante destacar que no debe confundirse Flicker con variaciones de voltaje, sin embargo, ambos están

relacionados.

La definición de Flicker habla de una impresión subjetiva, esto se refiere a que la respuesta del

cuerpo humano (conjunto ojo-cerebro), por cierto no es la misma para todas las personas, y por ello la

medición del Flicker contempla métodos estadísticos que se realizan de acuerdo a la norma IEC 868.

Para la medición del Flicker se puede establecer una relación entre las variaciones de voltaje y

corriente en un punto de una red con las fluctuaciones de luminosidad observadas en ese punto. Por lo tanto,

las fuentes de Flicker serán aquellas cargas que generen variaciones importantes de voltaje y/o corriente.

Estas son principalmente cargas no-lineales que varían fuertemente en el tiempo como los hornos de arco,

máquinas chipeadoras (las que procesan la madera produciendo chips a partir de troncos, para ello deben

proveer cambios bruscos de torque, que se traducen en variaciones de voltaje y corriente), máquinas

soldadoras.

Con el objeto de concentrar toda la información en un solo indicador, que, además, sea relativamente fácil de

medir se define la “Severidad del Flicker”.

Se definen dos severidades, una de corto plazo Pst (para períodos de 10 minutos), y una de largo

plazo Plt (para períodos mayores, por ejemplo 2 horas).

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