¿Por qué es importante comprender la distorsión armónica total (THD)?
Nuestro trabajo y nuestra vida modernos no pueden existir sin energía eléctrica. El suministro de energía seguro y estable nos brindará tranquilidad. Comprender la THD (distorsión armónica total) es un enfoque para usar la electricidad de manera más efectiva.
La causa de los armónicos.
La forma de onda ideal de la fuente de alimentación de CA es una onda sinusoidal pura de 50 Hz o 60 Hz sin ningún ruido. Pero desafortunadamente, en realidad, es difícil tener una fuente de alimentación de CA ideal. Esto se debe a que, a veces, la carga que usamos causa distorsión en la forma de onda de la fuente de alimentación de CA.
La distorsión es causada por dispositivos de conversión de energía como inversores para motores eléctricos y tiristores industriales. Un dispositivo comúnmente llamado VFD es uno de ellos. El inversor regula la velocidad del motor convirtiendo el voltaje y la frecuencia a valores adecuados. Esto permite afinar el comportamiento del equipo. Pueden ayudar a reducir el consumo de energía y mejorar el control de salida, pero también son fuentes de armónicos.
¿Qué son los armónicos?
Los armónicos son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Por ejemplo, si la frecuencia fundamental es 50 Hz, la frecuencia de segundo orden es 100 Hz, la de tercer orden 150 Hz y la de cuarto orden 200 Hz.
Los armónicos causan distorsión en la forma de onda del voltaje, lo que, en el peor de los casos, puede provocar accidentes como el sobrecalentamiento de las instalaciones o daños en los equipos. Por razones de seguridad, es mejor tener la menor cantidad posible de armónicos.
¿Qué es THD (distorsión armónica total)?
THD es la relación entre el componente armónico total y el componente fundamental. En concreto, se expresa mediante la siguiente fórmula de cálculo. El numerador es la suma de los valores RMS de cada orden a partir del segundo orden. El denominador es el valor rms de la forma de onda fundamental.
THD se puede utilizar como un índice para comprender fácilmente los armónicos presentes en la forma de onda de la fuente de alimentación. Expresa la distorsión de la forma de onda como un valor único. Por lo tanto, THD se puede utilizar como uno de los parámetros para evaluar los armónicos en la fuente de alimentación.
Estándares relacionados con THD
Estándares como IEC61000-3-2, EN50160 e IEEE 519 especifican el límite para el contenido armónico y/o THD de cada orden. Estos límites se clasifican en varias categorías, como tensión de alimentación, corriente nominal del instrumento, etc. El valor THD en el voltaje es típicamente del 1% a menos del 10%. En cuanto a la corriente, el valor puede superar el 100% cuando hay muchos armónicos. La Tabla 1 muestra los valores recomendados para las normas EN 50160.
| Ordenar | Valor límite |
|---|---|
Efecto de los armónicos
Los armónicos pueden afectar no solo el sitio donde se usa la energía, sino también las instalaciones que lo rodean. Esto es especialmente cierto en lugares como fábricas y plantas donde se utilizan instalaciones con equipos de gran potencia. Al instalar un dispositivo de conversión de energía, es mejor verificar los efectos de los armónicos generados por el dispositivo. Si existe la preocupación de que los efectos de los armónicos empeoren, puede ser necesario instalar equipos como reactores y filtros pasivos para reducir los efectos de los armónicos.
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