La parte presentada a continuación es una traducción de una publicación del «Electrical Engineering Portal» https://electrical-engineering-portal.com/recognize-harmonics-symptoms
Encontrar inconvenientes eléctricos generados por armónicos es fácil si sabes ¿que estás buscando? y el ¿donde deberías buscar?.
Los síntomas se muestran principalmente en los equipos de distribución de potencia que soportan cargas no lineales, cada equipo manifiesta los efectos de los armónicos de forma diferente, sin embargo todos son susceptibles a sufrir daños y rendimiento ineficiente si non están correctamente diseñados para ello.
Foto de medición con una pinza amperimétrica True RMS
Equipos de distribución afectados por los armónicos
Conductores de Neutro
En un sistema trifásico – 4 hilos, los conductores de neutro pueden ser severamente afectados por las cargas no lineales que se conecten en los circuitos ramales de 120 V.
Bajo condiciones normales para una carga lineal balanceada las corrientes de 60Hz se cancelan en el conductor de neutro, sin embargo, si en dicho sistema se conectan cargas monofásicas no-lineales los armónicos múltiplos de 3 (3,9,15, etc) no se cancelan en el neutro sino que más bien se suman.
En un sistema con muchas cargas no lineales monofásicas pueden ocasionar que las corrientes de neutro superen las corrientes de fase, aquí el peligro es sobrecalentamiento excesivo, dado que por lo general no hay interruptores que monitoreen/ limiten la corriente de neutro.
Una corriente de neutro excesiva también puede ocasionar mayores caídas de tensión entre el conductor de neutro y de tierra en las tomas de 120 V.
Interruptores
Los interruptores termomagnéticos actúan con un mecanismo de disparo bimetálico, por lo que están diseñados para operar ante el valor TrueRMS de la forma de onda de corriente y si el mecanismo se calienta mucho va a operar.
Los interruptores con unidad de disparo electrónico con sensado de pico, operan es ante el pico de la forma de onda de corriente, y por lo tanto no siempre responderán adecuadamente antes las corrientes de armónicos (pudiera operar de forma prematura ante corrientes bajas)
Bus de Barras y terminales
Las barras de neutro de cobre y los terminales de conexion suelen estar dimensionados para soportar la corriente total nominal, por lo que pueden verse sobrecargados cuando los conductores de neutro vienen sobrecargados con la suma adicional de las corrientes armónicas triples.
Tableros Eléctricos
Los tableros que estábn dimensionados para manejar las corrientes de 60 Hz, pueden ser mecanicamente resonantes con los campos magnéticos generados por las corrientes armónicas de altas frecuencias. Ocasionando:
- El tablero vibra
- El tablero emite un zumbido a las frecuencias de los armónicos.
Transformadores
Las edificaciones comerciales suelen tener es transformadores 208/120V Deltra/Estrella. Cuando se conectan muchas cargas no lineales que generan los armónicos que se suman en el neutro, su efecto se observa en el devanado primario de la Delta, ocasionando: sobrecalientamiento y fallas del transformador.
Otro efecto sobre los transformadores es sobre las pérdidas de cobre y de núcleo. Las corrientes armónicas de alta frecuencia aumentan las pérdidas de núcleo por las corrientes de Eddy y la histéresis, ocasionando mayor calentamiento. Dicho calentamiento exige que el transformador sea derrateado o amerite ser reemplazado con transformadores especialmente diseñados.
Generadores / Grupos electrógenos
Los generadores en stand-by sufren del mismo sobrecalentamiento al que se ven sometidos los transformadores, dado que deben suministrar respaldo de emergencia para las cargas, ocasionando que algunas cargas como los equipos de procesamiento de informaci[on se vean afectados al ser los más vulnerables.
Adicionalmente al sobrecalentamiento, algunos armónicos generan distorsión en el punto de cruce por 0 de la forma de onda de corriente, ocasionando interferencia e inestabilidad de los circuitos de control del generador.
Telecomunicaciones
Los sistemas de telecomunicaciones siempre suelen dar la primera pista de un problemas de armónicos dado que se pueden canalizar sus cables junto a los de potencia, y más cuando para minimizar la interferencia inductiva se suelen colocar más cercas al cable de neutro por donde circularían los armónicos triples.
«Los armónicos triples típicamente causan interferencia inductiva, la cual se puede percibir en las línea telefónica»
Traducción de artículo publicado por Edvard Csanyi «How to recognize harmonics symptonjs- What to look for and where to look?» En Mayo del 2017.
El artículo original se puede encontrar en idioma inglés en la página https://electrical-engineering-portal.com/recognize-harmonics-symptoms