Que son os harmónicos nos sistemas eléctricos e que os causa?

Nun un sistema eléctrico, os harmónicos refírense ás compoñentes con frecuencias que son múltiplos enteiros maiores que a frecuencia fundamental obtida ao descompor unha magnitude alternativa periódica non sinusoidal a través da serie de Fourier, e xeralmente chámaseles harmónicos superiores.

As causas principais dos harmónicos son as seguintes:

• Existencia de Cargas Non Lineares: Esta é a causa principal da xeración de harmónicos. Por exemplo, dispositivos electrónicos de potencia, incluíndo rectificadores, inversores e conversores de frecuencia, os dispositivos semiconductores no seu interior distorsionarán as formas de onda de corrente e voltaxe durante a súa operación, xerando harmónicos. Tomemos como exemplo un rectificador. Este converte a corrente alternativa en continua. Durante o proceso de conversión, a corrente de entrada mostrará unha forma de onda non sinusoidal e conterá un gran número de compoñentes harmónicos. Ademais, equipos como fornos de arco e lúmines fluorescentes tamén son cargas non lineares comúns. No proceso de fabricación do acero nun forno de arco, a inestabilidade do arco levará a fluctuacións de corrente e xerará harmónicos. Debido á función do balastro nunha lúmina fluorescente, a forma de onda da corrente tamén se distorsionará, xerando harmónicos.

• Corrente de Excitación dos Transformadores: Cando un transformador está en funcionamento, ocorrerá saturación magnética no seu núcleo de ferro, resultando na corrente de excitación non sendo unha onda sinusoidal, xerando así harmónicos. Especialmente cando o transformador se encende sen carga ou está operando baixo carga lixeira, os compoñentes harmónicos na corrente de excitación serán máis evidentes.

• Desbalance do Sistema de Suministro Eléctrico: Cando as cargas de cada fase nun sistema de suministro trifásico están desequilibradas, isto levará á asimetría da corrente e voltaxe, xerando así harmónicos. Por exemplo, nalgúns sitios industriais, debido aos diferentes equipos conectados a cada fase, pode ocorrer unha situación de desequilibrio de carga trifásica, provocando a aparición de harmónicos no sistema de suministro eléctrico.

Os harmónicos poden causar un aumento do calor e maiores perdas nos equipos eléctricos, afectando a súa operación normal e a súa vida útil. Tamén poden interferir cos sistemas de comunicación e provocar resonancias no sistema eléctrico e outros problemas. Polo tanto, é necesario tomar medidas correspondentes para o seu tratamento.