UNIVERSIDAD TCNICA DE AMBATOFACULTAD DE SISTEMAS, ELECTRNICA E INDUSTRIALcarrera de ingenieria electrnica y comunicaciones

ELECTRNICA DE POTENCIA

Tema:Armonicos

INTEGRANTES:Fecha envo: 19/01/2015Fecha de entrega: 21/01/2015

AMBATO ECUADOR

Definiciones de armnicoDefinicin 1:Son los componentes de unsonidoque se definen como las frecuencias secundarias que acompaan a una frecuencia fundamental o generadora.Los sonidos armnicos son producidos por lanaturaleza, al recibir cuerpos capaces de vibrar lasondassonoras que emite un sonido fundamental al espacio y se han utilizado como base de lossistemasde temperamento justo. [1]

Definicin 2:El armnico de una onda es un componente sinusoidal de una seal. Su frecuencia es un mltiplo de la fundamental, la amplitud de los armnicos ms altos es mucho menor que la amplitud de la onda fundamental y tiende a cero, por este motivo los armnicos por encima del quinto o sexto generalmente son inaudibles. [2]

Definicin 3:Unarmnicoes el resultado de una serie de variaciones adecuadamente acomodadas en un rango o frecuencia de emisin, denominado paquete de informacin o fundamental. Dichos paquetes configuran un ciclo que, adecuadamente recibido, suministra a su receptor. El armnico, por lo tanto es dependiente de una variacin u onda portadora. [3]Definicin Grupal:Los armnicos son distorsiones de las ondas senosoidales de tensin y/o corriente de los sistemas elctricos, debido al uso de cargas con impedancia no lineal, a materiales ferromagnticos, y en general al uso de equipos que necesiten realizar conmutaciones en su operacin normal.Origen de los armnicosEl origen de los armnicos en electricidad est ligado al tipo de carga que se est alimentando, tenemos pues, que los responsables de generar armnicos son, precisamente las cosas que queremos utilizar, si por ejemplo, nuestras cargas fueran netamente resistivas o inductivas o capacitivas, veremos que muestran un comportamiento lineal en su relacin de voltaje ycorriente, esto es, al aplicarle un voltaje de tipo senoidal a estos elementos, su respuesta encorrienteser de igual forma. [2]

Fig. [1] Comportamiento linealPor el contrario, si tenemos una carga no lineal es decir una carga que manifiesta una relacin V/I distinta a una constante, como vemos en la figura de ms arriba, la razn, entre lacorriente(forma senoidal de la izquierda) y el voltaje (forma senoidal de abajo a la derecha), produce una lnea recta (arriba a la derecha). Mientras que en una carga no lineal esto no se cumple, y la razn, V/I no es constante. [2]

Fig. [1] Comportamiento no lineal

En general, los armnicos son producidos por cargas no lineales, lo cual significa que su impedancia no es constante (est enfuncinde la tensin). Estas cargas no lineales a pesar de ser alimentadas con una tensin sinusoidal adsorben una intensidad no sinusoidal, pudiendo estar la corriente desfasada un ngulo j respecto a la tensin. Para simplificar se considera que las cargas no lineales se comportan comofuentesde intensidad que inyectan armnicos en lared.

El primer problema que nos encontramos es que los armnicos hacen que circulen corrientes por lugares donde no queremos que eso pase, por ejemplo, por el cable neutro, o en los devanados de un transformador en delta, y no solo eso, sino que esta corriente est a una frecuencia distinta a la nominal, entonces pudiera darse el caso y dependiendo de la magnitud de los armnicos, por el conductor neutro podracircularuna corriente de tal magnitud que comprometa la integridad delaislante(o mejor dicho, lo achicharra) lo que podra traer graves consecuencias. [2]

En conclusin, se pueden convertir en asesinos silenciosos de los sistemas elctricos.Las cargas armnicas no lineales ms comunes son las que se encuentran en los receptores alimentados porelectrnicade potencia tales como:

variadores develocidad rectificadores convertidores Fuentes de alimentacin, etc.

El resto de las cargas tienen un comportamientolineal y no generan armnicos:

inductancias resistencias condensadores.

Existen dos categoras generadoras de armnicos.

La primera es simplemente las cargas no lineales en las que la corriente que fluye por ellas no es proporcional a la tensin. Como resultado de esto, cuando se aplica una onda sinusoidal de una sola frecuencia, la corriente resultante no es de una sola frecuencia.

Transformadores, reguladores y otros equipos conectados al sistema pueden presentar un comportamiento de carga no lineal y ciertos tipos debancosde transformadores multifase conectados enestrella-estrellacon cargas desbalanceadas o conproblemasen su puesta atierra.Diodos, elementossemiconductoresy transformadores que se saturan son ejemplos de equipos generadores de armnicos, estos elementos se encuentran en muchos aparatos elctricos modernos. Invariablemente esta categora de elementos generadores de armnicos, lo harn siempre que estn energizados con una tensin alterna. Estas son las fuentes originales de armnicos que se generan sobre el sistema de potencia.

El segundo tipo de elementos que pueden generar armnicos son aquellos que tienen una impedancia dependiente de la frecuencia. [2] Todas las aplicaciones de la electricidad que no mantienen su conduccin durante todo el ciclo, introducen distorsin armnica en la red.Las resistencias puras (bombillas de incandescencia, hornillos, estufas, etc), las que llevan solamente bobinas o condensadores (motores de induccin, electroimanes) no introducen armnicos porque conducen durante todo el ciclo.Pero todas aquellas en las que la conduccin se inicia a un tiempo que no es el cruce por cero, o se acaba antes del siguiente de la tensin senoidal, introducen armnicos.Entre ellas destacan: Las lmparas de descarga en gases (tubos fluorescentes, lmparas de vapor de sodio, de halogenuros metlicos) solo conducen cuando la tensin alcanza el valor de tensin caracterstico de la descarga en el gas. Los alimentadores electrnicos que rectifican la corriente alterna e incorporan un filtro de entrada por condensador (la gran mayora de los televisores, ordenadores, aparatos de audio, etc.) los diodos conducen solamente cuando la tensin supera el nivel de continua obtenido.

Los reguladores de iluminacin para lmparas de incandescencia que utilizan el control de fase "Dimmers", o para la regulacin de motores, conducen solamente la fraccin de la tensin ms cercana al siguiente paso por cero. En los dos primeros grupos, la conduccin se produce durante la cresta de la tensin, con lo que la tendencia es que la senoide de la tensin se "chafe", se aplane en las crestas, por haber solamente conduccin de corriente, y por lo tanto ms cada de tensin en la lnea, durante dichas crestas. Se puede demostrar que este tipo de distorsin equivale a la introduccin de armnicos impares (desarrollo por series de Fourier de la onda deformada), especialmente el 3 (frecuencia triple). El tercer grupo los introduce de todo orden, en funcin del ngulo de conduccin en cada momento.[3]

efectos de los armonicoscausasconsecuencias

sobre los conductores Las intensidades armnicas provocan el aumento de la IRMS,

El efecto pelicular (efecto "skin") reduce la seccin efectiva de los conductores amedida que aumenta la frecuencia.

Disparos intempestivos de lasprotecciones,

Sobre calentamiento de los conductores.

sobre el conductor de neutro Cuando existe una carga trifsica + neutro equilibrada que genera armnicosimpares mltiplos de 3.

Cierre de los armnicos homopolares sobre el neutro que provoca calentamientos y sobre intensidades.

sobre los transformadores Aumento de la IRMS

Las prdidas por Faucault son proporcionales al cuadrado de la frecuencia, las perdidas por histresis con proporcionales a las frecuencias.

Aumento de los calentamientos por efectoJoule en los devanados,

Aumento de las perdidas en el hierro.

sobre los motores Anlogas a las de los transformadores y generacin de un campo adicional al principal

Anlogas a las de los transformadores ms perdidas de rendimiento.

sobre los condensadores Disminucin de la impedancia del condensador con el aumento de la frecuencia.

Envejecimiento prematuro, amplificacin de los armnicos existentes.

Efectos de los armnicos

Referencias Bibliogrficas Referencias:[1] Modelo y simulacin de convertidores estticos de potencia, Muoz y Alonso P (2003), Segunda edicin, Mxico, Pearson Education[2] Electricidad y sus conversiones; M Juan (2005), Segunda edicin, Mexico, Pearson Education [3] Convertidores estticos de energa, Gay Seguler (2007), Segunda edicin, Mxico, Pearson Education