Fenómenos armónicos nos sistemas eléctricos: causas, efectos e riscos

Armónicosson un fenómeno crítico pero a miúdo esquecido nos sistemas eléctricos. Representan distorsións da forma de onda sinusoidal ideal de tensión ou corrente, que se producen en frecuencias que son múltiplos enteiros da frecuencia fundamental (por exemplo, 50 Hz ou 60 Hz). Aínda que os armónicos son inherentes aos sistemas de enerxía modernos, a súa presenza incontrolada pode levar a consecuencias operativas e financeiras graves. Este artigo explorará as súas causas, efectos e riscos.

Que causa os armónicos?

ArmónicosPrincipalmente ten a súa orixe en cargas non lineais: graves onde a corrente non se aliña á forma de onda de tensión sinusoidal. Exemplos comúns inclúen:

Unidades de frecuencia variables (VFDs) en motores industriais, fontes de alimentación en modo conmutador (por exemplo, ordenadores, servidores, iluminación LED), inversores de enerxía renovable (sistemas solares/eólicos), fontes de alimentación ininterrompidas (UPS) e estacións de carga de vehículos eléctricos. Estas cargas interrompen o fluxo suave de corrente, producindo formas de onda distorsionadas. Por exemplo, un VFD pode debuxar corrente en pulsos curtos en vez de unha onda senoidal continua, obtendo armónicos como o 3º (150 Hz), o 5º (250 Hz) ou o 7º (350 Hz) armónicos.

Cales son os efectos dos armónicos?  

Os armónicos degradan a calidade da potencia e impoñen custos ocultos significativos na infraestrutura de potencia:  

Os armónicos causan perdas de enerxía e aumentan os custos. Por exemplo, as correntes armónicas de quinta orde poden producir ata un 15% de residuos de enerxía adicionais nos sistemas de distribución (Departamento de Investigación en Enerxía dos EUA). Esta ineficiencia pode levar a maiores facturas de electricidade.  

Pode causar danos nos equipos e reducir a vida útil, xa que as correntes harmónicas xeran correntes de eddy e perdas de histéresis, provocando un superenriquecido. Os transformadores que operan en ambientes altos harmónicos poden fallar un 30-50% máis rápido que a súa vida útil. Ademais, os harmónicos poden causar resonancia, o que conduce á sobrecarga de condensadores e ás posibles explosións ou incendios. Ademais, en sistemas trifásicos, os armónicos de terceira orde (3º, 9º, etc.) acumúlanse na liña neutral, provocando que se sobrecalentase.  

Os armónicos tamén poden causar interrupcións operativas, particularmente en equipos sensibles como dispositivos médicos, instrumentos de laboratorio ou servidores do centro de datos que dependen da enerxía limpa. A distorsión de tensión causada por armónicos pode producir un fallo do equipo, corrupción de datos ou tempo de inactividade non planificado.

Os riscos de cumprimento e seguridade asociados aos armónicos tamén son críticos. Exceder os límites harmónicos especificados en normas como IEEE 519-2022 pode producir multas reguladoras. Ademais, o sobrecalentamento dos equipos pode crear riscos de lume e riscos de seguridade.

Como fabricante e provedor profesional, ofrecemos produtos de alta calidade. Se estás interesado nos nosos produtos ou tes algunha dúbida, non dubide enpóñase en contacto connosco.