La
distorsión de armónicos es una forma de polución en el suministro eléctrico que
puede comportarse erráticamente. La industria del agua, con su gran base de
variadores de velocidad y generadores instalados. Los armónicos pueden ser
difíciles de identificar y los usuarios a menudo atribuyen los síntomas a otras
causas, frecuentemente aplicando acciones de mitigación que fallan en la
resolución del problema. Los armónicos pueden abordarse de forma efectiva si
son identificados apropiadamente.
Las
compañías de agua, en particular, operan muchas cargas que ambas son
susceptibles a armónicos y que generan armónicos.
Una
frecuencia de armónicos es un múltiplo de la frecuencia de red, por ejemplo en
una forma de onda de 250 Hz en una red de 50 Hz es el 5th armónico. Una forma
de onda de armónico representa la energía que no puede usarse por el equipo
conectado y eso puede hacer que el equipo se comporte erráticamente – los
motores pueden sobrecalentarse o llegar a ser ruidosos, el aislamiento del
cable puede descomponerse y los medidores pueden dar una falsa lectura,
por ejemplo.
Los
armónicos se producen por cargas no lineales, tales como los suministros de
energía computerizados, la iluminación fluorescente, así como el control
electrónico DC o AC. Las compañías de agua tienden a tener un gran número de
controles AC en muchos sitios. Muchos de estos sitios están en localizaciones
remotas con suministros débiles y estos suministros débiles son particularmente
propensos a los armónicos.
También los
generadores de apoyo que se usan en muchos sitios son una fuente adicional de, o
son susceptibles a, los armónicos. Adicionalmente, muchas estaciones de
impulsión en zonas construidas operan instalaciones de grandes bombas que
tienen el potencial de distorsionar la red.
Identificación de la causa
Los
armónicos causados por los variadores AC pueden gestionarse y suprimirse a un
nivel donde no se originen problemas, o puedan eliminarse completamente.
Sin embargo,
los problemas causados por los armónicos no se reconocen como tal en muchas
ocasiones. Ya que el usuario no es consciente del problema que causan los
armónicos, a me nudo se toman acciones inapropiadas, por ejemplo enfriamiento
adicional y transformadores, cables y condensadores de mayor capacidad.
Estas
acciones pueden disminuir el problema pero no se enfrentan al problema
fundamental.
Reducción de armónicos
La forma de
reducir el efecto de los armónicos es la utilización de filtros adecuados para
el problema en particular.
La mayoría
de los controles AC de bajo voltaje usan rectificadores de diodo que crean
altos niveles de armónicos. Estos tienen que ser mitigados después de ser
creados. El filtrado puede alcanzarse con un filtro pasivo o activo. Un reactor
de línea simple puede reducir los niveles de armónicos; un filtro pasivo
quitará algunas partes del espectro; mientras que una forma más efectiva de
librarse de los armónicos es el filtro activo, que puede tener objetivos de
frecuencias específicas.
La
aproximación alternativa es usar un control de armónico bajos. Éste tiene un
rectificador activo y un filtro LCL integrado (inductor-condensador-inductor).
El
rectificador activo se controla para eliminar los armónicos de orden bajo,
mientras que los filtros LCL suprimen los componentes de frecuencia de
conmutación causadas por los semiconductores de rectificadores.
Los límites de las corrientes
armónicas de los equipos conectados a redes vienen indicado en UNE-EN
61000-3-12:2006. Compatibilidad electromagnética (CEM). Parte 3-12: Límites
para las corrientes armónicas producidas por los equipos conectados a las redes
públicas de baja tensión con corriente de entrada > 16 A y <= 75 A por
fase.
El tipo de filtrado necesario depende de la red y de la instalación del controlador. En una red de 400 V con un control de no más de 37 kW, cumpliendo la norma EN 61000-3-12, no se requiere un filtrado adicional.
Si
disponemos de un gran número de controles pequeños independientes la mejor
filtración se realiza con un único filtro activo, mientras que si son pocos
controles más grandes, en la mayoría de los casos, la solución más conveniente
son los controles que implican pocos armónicos.
Inspección de instalaciones
Sin embargo,
no solamente los controles automáticos deben tomarse en consideración a la hora
de analizar los posibles armónicos. La red también tiene una gran influencia y
la única forma de solucionarlo es una evaluación previa a la instalación por un
ingeniero experimentado. El ahorro en costes puede ser enorme.
Bibliografía: Warning: Harmonics can ruin your
power supply. Engineerlive November 2011
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