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9 Calidad de alimentación - manual
electrones desde el centro del conductor hacia fuera y los valores altos de las corrientes
armónicas aumentaban aún más su calentamiento.
Vamos a tratar de responder a dos preguntas básicas:
¿Por qué aparecen las componentes armónicas en la tensión?
¿Por qué aparecen las componentes armónicas en la corriente?
Al parecer, estas dos preguntas son casi idénticas, pero es muy importante tratar por
separado la tensión y la corriente.
La respuesta a la primera pregunta es: los armónicos de tensión son el resultado de
impedancia de la red de distribución distinta a cero entre el generador (que genera una sinusoide
pura) y el receptor.
Sin embargo, los armónicos de corriente son el resultado de la impedancia no lineal del
receptor. Por supuesto, hay que señalar que el receptor lineal alimentado con la tensión
distorsionada se distorsiona como la onda de corriente.
En la literatura a menudo se afirma que "el receptor genera los armónicos". Hay que tener en
cuenta que en este caso el receptor no es la fuente física de energía (como sugiere la palabra
"genera"). La única fuente de energía es el sistema de distribución. Si el receptor es un
dispositivo pasivo, la energía transferida del receptor al sistema de distribución viene del mismo
sistema de distribución. Estamos tratando con el flujo bidireccional negativo e inútil de energía.
Como ya se discutió con ocasión del factor de potencia, este fenómeno conduce a la pérdida
innecesaria de energía, y la corriente "generada" en el receptor provoca una carga adicional en el
sistema de distribución.
Vamos a analizar el siguiente ejemplo. El típico receptor no lineal, como la fuente conmutada
de uso común (p.ej. de ordenador), recibe energía del generador de tensión sinusoidal ideal. Por
ahora, vamos a suponer que la impedancia de conexiones entre el generador y el receptor es
cero. La tensión medida en los terminales del receptor tiene una onda sinusoidal (no hay
armónicos más altos), esta es simplemente la tensión del generador. Sin embargo, la onda de la
corriente del receptor incluirá las componentes armónicas, el receptor no lineal a menudo
consume la corriente sólo en ciertos momentos de toda la sinusoide (p.ej. la corriente máxima
puede tener lugar cerca del pico de la sinusoide de tensión).
Sin embargo, el receptor no genera los armónicos de corriente, sólo consume la corriente de
forma alterna o no continua. Toda la energía es suministrada sólo por el generador.
En el siguiente paso se puede modificar el circuito introduciendo entre el generador y el receptor
la impedancia, que representa la resistencia de cables, bobinas de transformadores, etc.
Las mediciones de los armónicos de tensión y corriente de receptor darán resultados
ligeramente diferentes. ¿Qué va a cambiar? Habrá unos pequeños armónicos de tensión y
también algunos cambios en el espectro de frecuencia de corriente.
Cuando se analiza la onda de tensión, en el receptor se puede notar que la onda sinusoidal
original se distorsionó un poco. Si el receptor cogía la corriente principalmente en momentos de
cresta de tensión, entonces tendrá los picos planos. El alto consumo de corriente en estos
momentos de tensión resulta en una mayor disminución de la impedancia de red. Parte de una
onda sinusoidal perfecta se centra ahora en esta impedancia. Hay un cambio en el espectro de
corriente debido a la onda de tensión ligeramente diferente que suministra el receptor.
El ejemplo descrito anteriormente y los "picos planos" de la sinusoide de tensión es muy
frecuente
en las redes típicas, a las que se conectan las fuentes conmutadas comunes.
9.8.1 Potencias activas de armónicos
Distribución de tensión y corriente del receptor a los armónicos permite un conocimiento más
profundo de los detalles de flujo de energía entre el proveedor y el destinatario.
Supongamos que el analizador de calidad de energía esté conectado entre la fuente de
tensión y el receptor. Tanto la tensión como la corriente de alimentación se someten al análisis
FFT, por el cual se obtienen las amplitudes de los armónicos y sus desplazamientos de fase.
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