que son los armonicos , su influencia y su correccion , como se detectan con que aparato?

Answer 1

Los Armónicos:
Son distorsiones de las ondas senosoidales de tensión y/o corriente de los sistemas eléctricos, debido al uso de cargas con impedancia no lineal, a materiales ferromagnéticos, y en general al uso de equipos que necesiten realizar conmutaciones en su operación normal. La aparición de corrientes y/o tensiones armónicas en el sistema eléctrico crea problemas tales como, el aumento de pérdidas de potencia activa, sobretensiones en los condensadores, errores de medición, mal funcionamiento de protecciones, daño en los aislamientos, deterioro de dieléctricos, disminución de la vida útil de los equipos, entre otros.
En un sistema de potencia eléctrica, los aparatos y equipos que se conectan a él, tanto por la propia empresa como por los clientes, están diseñados para operar a 50 ó 60 ciclos, con una tensión y corriente sinusoidal. Por diferentes razones, se puede presentar un flujo eléctrico a otras frecuencias de 50 ó 60 ciclos sobre algunas partes del sistema de potencia o dentro de la instalación de un usuario. La forma de onda existente esta compuesta por un número de ondas sinusoidales de diferentes frecuencias, incluyendo una referida a la frecuencia fundamental. El término componente armónico o simplemente armónico, se refiere a cualquiera de las componentes sinusoidales mencionadas previamente, la cual es múltiplo de la fundamental. La amplitud de los armónicos es generalmente expresada en por ciento de la fundamental.
Los armónicos se definen habitualmente con los dos datos más importantes que les caracterizan, que son:
•su amplitud: hace referencia al valor de la tensión o intensidad del armónico,
•su orden: hace referencia al valor de su frecuencia referido a la fundamental (60 Hz). Así, un armónico de orden 3 tiene una frecuencia 3 veces superior a la fundamental, es decir 3 * 60 Hz = 180 Hz.
El orden el armónico, también referido como el rango del armónico, es la razón entre la frecuencia de un armónico fn y la frecuencia del fundamental (60 Hz).
Trayectoria De Los Armónicos
Toda corriente eléctrica fluye por donde se le presenta menor resistencia a su paso. Por esta razón las corrientes armónicas siguen trayectorias distintas, pues se tiene que las impedancias de los sistemas varían según la frecuencia. Donde se tiene que la reactancia inductiva se incrementa con la frecuencia y la resistencia se incrementa en menor medida, mientras que la reactancia capacitiva disminuye con la frecuencia. Así las armónicas fluyen hacia donde se le presenta menos resistencia a su paso.

La trayectoria que siguen las armónicas también depende del tipo de sistemas, ya sean monofásicos o trifásicos, así como las conexiones de los transformadores que se encuentra a su paso. Las armónicas que se presentan en sistemas balanceados tienen una relación directa con las componentes de secuencias positiva, negativa y cero.
Teoría De Los Armónicos
Cualquier onda no senoidal puede ser representada como la suma de ondas senoidales (armónicos) teniendo en cuenta que su frecuencia corresponde a un múltiplo de la frecuencia fundamental (en el caso de la red = 50 o 60Hz), según la relación:

Donde:

V0 = Valor medio de v(t) (onda en estudio).
V1 = Amplitud de la fundamental de v(t).
Vk = Amplitud del armónico de orden k de v(t)

Origen De Los Armónicos
En general, los armónicos son producidos por cargas no lineales, lo cual significa que su impedancia no es constante (está en función de la tensión). Estas cargas no lineales a pesar de ser alimentadas con una tensión sinusoidal adsorben una intensidad no sinusoidal, pudiendo estar la corriente desfasada un ángulo respecto a la tensión.
Existen dos categorías generadoras de armónicos. La primera es simplemente las cargas no lineales en las que la corriente que fluye por ellas no es proporcional a la tensión. Como resultado de esto, cuando se aplica una onda sinusoidal de una sola frecuencia, la corriente resultante no es de una sola frecuencia. Transformadores, reguladores y otros equipos conectados al sistema pueden presentar un comportamiento de carga no lineal y ciertos tipos de bancos de transformadores multifase conectados en estrella-estrella con cargas desbalanceadas o con problemas en su puesta a tierra. Diodos, elementos semiconductores y transformadores que se saturan son ejemplos de equipos generadores de armónicos, estos elementos se encuentran en muchos aparatos eléctricos modernos. Invariablemente esta categoría de elementos generadores de armónicos, lo harán siempre que estén energizados con una tensión alterna. Estas son las fuentes originales de armónicos que se generan sobre el sistema de potencia. El segundo tipo de elementos que pueden generar armónicos son aquellos que tienen una impedancia dependiente de la frecuencia.
Contenido Normal De Armónicos
Los armónicos crean problemas sólo cuando interfieren con la operación propia del equipo, incrementando los niveles de corriente a un valor de saturación o sobrecalentamiento del equipo o cuando causan otros problemas similares. También incrementan las pérdidas eléctricas y los esfuerzos térmicos y eléctricos sobre los equipos. Los armónicos lo que generalmente originan son daños al equipo por sobrecalentamiento de devanados y en los circuitos eléctricos, esta es una acción que destruye los equipos por una pérdida de vida acelerada, los daños se pueden presentar pero no son reconocidos que fueron originados por armónicos. El nivel de armónicos presente puede estar justamente abajo del nivel que pueden causar problemas, incrementar este valor límite puede presentarse en cualquier momento y pasar a un valor donde no se pueden tolerar.
Equipos Que Producen Armónicos
Convertidores Electrónicos de Potencia:
Equipos de Computación, Control de Luminarias, UPS, Variadores Estáticos de Velocidad, PLC´s, Control de Motores, Televisores, Microondas, Fax, Fotocopiadoras, Impresoras, etc.
Equipos con Arqueo de Electricidad:
Hornos de Fundición, Balastros Electrónicos, Equipos de Soldadura Eléctrica,
Sistemas de Tracción Eléctrica.
Equipos Ferromagnéticos:
Transformadores Operando Cerca del Nivel de Saturación, Balastos Magnético.

Efecto De Los Armónicos En los Sistema Eléctrico
Influencia De Los Armónicos En El Sistema
Las formas de onda distorsionadas de voltaje y su contenido armónico ilustran el efecto combinado del desbalance intrínseco del sistema, saturación e interacción de armónicos entre estator-rotor en el generador, saturación del transformador, núcleo magnético (3 columnas), configuración eléctrica (estrella aterrizada-delta) y efecto de la línea de transmisión.
Ondas de tensión en barras de 13.2, 33 kV. Ondas de tensión en una barra 115 kV
Armónicos De Corriente
Una onda no sinusoidal pura está formada por una onda fundamental a la que superponen ondas de frecuencia múltiplos de la frecuencia fundamental. Estas ondas superpuestas reciben el nombre de armónicos de orden superior.

Las distorsiones armónicas de corriente distorsionan la onda de tensión al interactuar con la impedancia del sistema originando la reducción de la vida útil en motores y causando la operación errática de equipos electrónicos.

Answer 2

Si una carga recibe una tensión senoidal pero consume una corriente con forma no senoidal (o sea, con armónicos, distorsionada), el objetivo es agregarle algo a esta carga para lograr que el conjunto luzca como una carga lineal (no distorsionadora) mirándola desde donde se la alimenta. Para ello hace falta intercalar un filtro. Una posibilidad es un LC serie, en serie con la alimentación, que resuene (impedancia mínima) a la frecuencia de la red (50 ó 60Hz) para que a la carga le llegue la misma tensión que sin el filtro, pero que las corrientes armónicas generadas no tengan un paso hacia la alimentación. Y además agregas un LC paralelo, en paralelo con la carga, que tendrá una impedancia infinita sólo a la f de red, para que estas corrientes armónicas encuentren un camino de baja impedancia por donde circular a sus anchas.

Y ya que estamos, este filtro podrá incluir otros componentes (p. ej. más capacitancia en paralelo) para corregir el factor de potencia. Con ambas acciones (baja distorsión y alto factor de potencia), si la compañía de electricidad te puso un medidor de energía reactiva, éste marcará cero.

El instrumento con que se miden los armónicos, supongo que debe ser un analizador de espectro (si se quiere medir cada armónico individualmente) o un distorsímetro (si sólo se requiere el % global). Ambos, diseñados para ser conectados en serie con la carga, o sea, con la mínima Z posible.

En cuanto a la extensa respuesta anterior, la leí a vuelo de pájaro, está bien, sólo que no creo que sea cierto que "El segundo tipo de elementos que pueden generar armónicos son aquellos que tienen una impedancia dependiente de la frecuencia".