¿Cuáles son los peligros de los armónicos de alto orden para los equipos eléctricos?

La distorsión de tensión en los sistemas de energía AC causa intervalos desiguales entre los pulsos de disparo del ángulo de control en los convertidores convencionales, y a través de la retroalimentación positiva, amplifica la distorsión de tensión del sistema, resultando en una operación inestable del rectificador. En inversores, pueden ocurrir fallos de conmutación continuos, impidiendo la operación normal e incluso dañando el equipo de conmutación.

Para transformadores conectados en estrella, los armónicos de orden tercero y tríplices pueden causar oscilaciones de tercer armónico cuando el punto neutro de la bobina está conectado a tierra, la red tiene una gran capacitancia distribuida, o se instalan capacitores shunt con conexión a tierra del neutro, aumentando considerablemente las pérdidas parásitas del transformador. En transformadores conectados en delta, estos armónicos circulan como corrientes de bucle dentro de las bobinas, causando sobrecalentamiento; además, las corrientes armónicas aumentan significativamente tanto las pérdidas de cobre como de hierro en los transformadores.

En motores, las corrientes armónicas de alto orden producen efecto de piel y corrientes inducidas por fuerza magnética. A medida que la frecuencia aumenta, las pérdidas adicionales en el núcleo y las bobinas del motor aumentan. Durante el arranque del motor, fácilmente ocurren pulsaciones de par, y los pares de interferencia generan un ruido significativo. Dado que los motores a menudo soportan cargas pesadas, las pérdidas adicionales causadas por armónicos de alto orden tienen un impacto pronunciado bajo condiciones de carga de potencia pesada.

Los instrumentos de medición y contadores están diseñados bajo condiciones ideales de una onda sinusoidal estándar de 50 Hz. Cuando la tensión o la corriente de alimentación contiene componentes armónicos de alto orden, la precisión de medición se ve afectada, y la operación normal de los contadores de energía de tipo de inducción se ve perjudicada.

Las corrientes armónicas de baja frecuencia y gran amplitud que fluyen a través de las líneas de potencia se acoplan magnéticamente a las líneas de comunicación adyacentes, causando interferencias. Bajo el efecto combinado de armónicos y la onda fundamental, los timbres telefónicos pueden ser activados falsamente, interrumpiendo la operación normal del sistema de comunicaciones y afectando la calidad de transmisión de voz. En ciertas condiciones, esta interferencia puede incluso poner en peligro el equipo de comunicaciones y la seguridad de las personas.

Los armónicos de alto orden afectan severamente la protección por relés y los dispositivos automáticos en los sistemas de energía, causando diversos tipos de mal funcionamiento que amenazan la operación segura del sistema de energía.

En sistemas de iluminación equipados con balastros de arranque y capacitores de corrección de factor de potencia, los armónicos de alto orden pueden causar sobretensiones resonantes que dañan los balastros y los capacitores. Los armónicos de alto orden también distorsionan las imágenes en televisores y monitores de computadora, causan fluctuaciones de brillo en la pantalla, llevan al sobrecalentamiento de componentes internos y resultan en errores de datos de la computadora.

Los armónicos de alto orden aumentan las pérdidas dieléctricas en los capacitores, causando calentamiento y reduciendo la vida útil. Después de absorber armónicos, los capacitores pueden experimentar sobrecorriente, quemando fusibles. Cuando los capacitores y elementos inductivos forman una resonancia en serie, los armónicos se amplifican, potencialmente quemando los capacitores.

La distorsión de tensión en los sistemas de energía AC causa intervalos desiguales entre los pulsos de disparo del ángulo de control en los convertidores convencionales, y a través de la retroalimentación positiva, amplifica la distorsión de tensión del sistema, resultando en una operación inestable del rectificador. En inversores, pueden ocurrir fallos de conmutación continuos, impidiendo la operación normal e incluso dañando el equipo de conmutación.