[vc_row][vc_column][vc_column_text]Sens dubte, els harm\u00f2nics el\u00e8ctrics, de tensi\u00f3 o intensitat de corrent s’han convertit en l’actualitat en un par\u00e0metre la gesti\u00f3 i el control del qual es fa imprescindible. Especialment, per prevenir la possible aparici\u00f3 de problemes que, com veurem posteriorment, estan associats a la seva pres\u00e8ncia a la nostra xarxa el\u00e8ctrica.<\/p>\n
<\/p>\n
Gestionar i controlar els harm\u00f2nics el\u00e8ctrics \u00e9s fonamental per evitar que sorgeixin diversos problemes a la xarxa d’el\u00e8ctrica.<\/p>\n
[vc_empty_space height=”20px”][\/vc_column_text][vc_single_image image=”15617″ img_size=”full” alignment=”center”][vc_column_text][vc_empty_space height=”30px”]<\/p>\n
Definim en primer lloc el terme harm\u00f2nic.<\/p>\n
<\/p>\n
Per aix\u00f2, viatgem a principis del segle XIX, quan el matem\u00e0tic Jean Baptiste Fourier va determinar que qualsevol forma d’ona peri\u00f2dica es pot descompondre en una suma de sinuso\u00efdals simples, de diferents freq\u00fc\u00e8ncies i amplituds, que s’anomenen harm\u00f2nics.<\/p>\n
<\/p>\n
Per\u00f2 vegem un exemple que de ben segur ens permet comprendre millor el concepte:<\/p>\n
<\/p>\n
Suposem que l’ona que apareix a la Fig. 1 correspon a \u201cun cicle\u201d de la intensitat de corrent en una xarxa de 50 Hz. O sigui, que es repeteix 50 vegades en un segon i t\u00e9 una durada de 20 mil\u00b7lisegons. Si es tracta d’una xarxa de 60 Hz, la durada seria de 16,6 ms. Aquesta ona la denominarem \u201cfonamental\u201d.<\/p>\n
<\/p>\n
I sobre ella una altra ona, de menor amplitud, per\u00f2 de 250 Hz. \u00c9s a dir, d’una freq\u00fc\u00e8ncia 5 vegades superior. L’ona de la Fig. 2 correspondria a l’harm\u00f2nic 5\u00e8, i l’ona resultant seria la de la Fig. 3.<\/p>\n
<\/p>\n
I per finalitzar, sobre aquestes dues ones, una altra de 350 Hz, de 7 vegades m\u00e9s freq\u00fc\u00e8ncia que la fonamental, l’harm\u00f2nic 7\u00e8, que correspon a la Fig. 4. L’ona resultant final seria la que veiem a la Fig.5, que , de manera informal, la coneixem com la ‘M de McDonalds’.<\/p>\n
<\/p>\n
Aquesta \u00e9s l’ona que mesurar\u00edem de manera habitual, per exemple, a l’entrada de la majoria dels variadors de velocitat trif\u00e0sics, que s\u00f3n c\u00e0rregues que han esdevingut indispensables a les instal\u00b7lacions industrials.<\/p>\n
[vc_empty_space height=”10px”][\/vc_column_text][vc_row el_id=\"bloque_seis\" el_class=\"bloque_subsector_padding_0\"][vc_column][vc_column_text el_class=\"animacion_left\"]FORMAS DE ONDA[\/vc_column_text][vc_row_inner]\n [vc_column_inner width=\"1\/2\"]
<\/p><\/div>
Fig. 1<\/p><\/div>[\/vc_column_inner]\n \n [vc_column_inner width=\"1\/2\"]
<\/p><\/div>
Fig. 2<\/p><\/div>[\/vc_column_inner]\n [\/vc_row_inner][vc_row_inner]\n [vc_column_inner width=\"1\/2\"]
<\/p><\/div>
Fig. 3<\/p><\/div>[\/vc_column_inner]\n \n [vc_column_inner width=\"1\/2\"]
<\/p><\/div>
Fig. 4<\/p><\/div>[\/vc_column_inner]\n [\/vc_row_inner][vc_row_inner]\n [vc_column_inner width=\"1\/2\"]
<\/p><\/div>
Fig. 5<\/p><\/div>[\/vc_column_inner]\n [\/vc_row_inner][\/vc_column][\/vc_row][vc_column_text][vc_empty_space height=”10px”]<\/p>\n
En definitiva, l’ona de corrent generada per un variador de velocitat pot simplificar-se, per tant, i de manera molt aproximada, en la fonamental, de 50 o 60 Hz, i b\u00e0sicament els harm\u00f2nics 5\u00e8 i 7\u00e8.<\/p>\n
<\/p>\n
Per tant, dividirem les c\u00e0rregues el\u00e8ctriques entre aquelles que consumeixen un corrent purament fonamental, que anomenarem c\u00e0rregues lineals, com s\u00f3n els motors d’inducci\u00f3 o c\u00e0rregues purament resistives; i les que consumeixen una fonamental m\u00e9s altres corrents harm\u00f2nics, que coneixerem com a c\u00e0rregues no lineals o distorsionants. Entre elles, els variadors de velocitat o freq\u00fc\u00e8ncia, els equips electr\u00f2nics monof\u00e0sics o les llumin\u00e0ries tipus LED. En resum, totes aquelles c\u00e0rregues en qu\u00e8 alguna etapa del seu funcionament implica una conversi\u00f3 de corrent altern a corrent continu.<\/p>\n
[vc_empty_space height=”20px”][\/vc_column_text][vc_single_image image=”15884″ img_size=”large” alignment=”center”][vc_column_text]Per analitzar el contingut harm\u00f2nic de la xarxa el\u00e8ctrica, utilitzarem la descomposici\u00f3 en freq\u00fc\u00e8ncia o all\u00f2 que es coneix com el seu espectre. \u00c9s a dir, l’amplitud, o el valor, de cada ordre harm\u00f2nic. Fig.6<\/p>\n
[vc_empty_space height=”5px”][\/vc_column_text][vc_column_text][vc_empty_space height=”10px”]<\/p>\n
Aix\u00ed, per a xarxes amb predomin\u00e0ncia de c\u00e0rregues trif\u00e0siques, habitualment els m\u00e9s importants serien el 5, 7, 11 i 13, en aquest ordre decreixent de magnitud. I, en el cas de xarxes de 4 fils, amb una important pres\u00e8ncia de c\u00e0rregues monof\u00e0siques alimentades entre fase i neutre, tamb\u00e9 estarien presents, a m\u00e9s dels anteriors, els harm\u00f2nics 3r, 9\u00e8 i 15\u00e8, sent en aquest cas generalment el 3r el m\u00e9s significatiu.<\/p>\n
<\/p>\n
I les magnituds que habitualment utilitzarem per avaluar els nivells d’harm\u00f2nics a la xarxa s\u00f3n les anomenades Taxes de Distorsi\u00f3 Harm\u00f2nica, total harmonic distortion en angl\u00e8s, THD(U) per a la tensi\u00f3, i THD(I) per al corrent, que representen el percentatge de la tensi\u00f3 o corrent harm\u00f2nic, que es calcula a partir del valor RMS, o suma quadr\u00e0tica dels valors de cada freq\u00fc\u00e8ncia, respecte del valor de la fonamental. Aquestes taxes ens permetran, com veurem, determinar la severitat de la distorsi\u00f3 harm\u00f2nica a la nostra xarxa, i la necessitat o no aplicar mesures correctives.<\/p>\n
[vc_empty_space height=”20px”][\/vc_column_text][vc_single_image image=”15892″ img_size=”large” alignment=”center”][vc_column_text][vc_empty_space height=”10px”]<\/p>\n
Un aspecte important que cal considerar \u00e9s que, com hem determinat, s\u00f3n les c\u00e0rregues no lineals o distorsionants les que generen harm\u00f2nics de corrent, i el fet que circulin pels cables de distribuci\u00f3 aquests corrents harm\u00f2nics provoca caigudes de tensi\u00f3 a les diferents freq\u00fc\u00e8ncies harm\u00f2niques. Aix\u00f2 suposa l’aparici\u00f3 de tensions harm\u00f2niques, \u00e9s a dir, que distorsionen la tensi\u00f3, incrementant aix\u00ed el valor del THD (U). Per tant, les taxes de THD(I) i THD(U) seran sempre valors que s’hauran d’analitzar de manera conjunta, quan es plantegi la necessitat de solucionar algun tipus de problem\u00e0tica associada als harm\u00f2nics el\u00e8ctrics a la nostra xarxa.<\/p>\n
Una altra important particularitat dels harm\u00f2nics el\u00e8ctrics \u00e9s el fet que presenten diferents seq\u00fc\u00e8ncies de fase. Poden ser directes, inverses o homopolars, tamb\u00e9 conegudes com a seq\u00fc\u00e8ncia zero.<\/p>\n
[vc_empty_space height=”20px”][\/vc_column_text][vc_row el_id=\"bloque_seis\" el_class=\"bloque_subsector_padding_0\"][vc_column][vc_column_text el_class=\"animacion_left\"]Fig. 7[\/vc_column_text][vc_row_inner]\n [vc_column_inner width=\"1\/3\"]
<\/p><\/div>
Seq\u00fc\u00e8ncia directa (positiva)<\/p><\/div>[\/vc_column_inner]\n \n [vc_column_inner width=\"1\/3\"]
<\/p><\/div>
Seq\u00fc\u00e8ncia inversa (negativa)<\/p><\/div>[\/vc_column_inner]\n \n [vc_column_inner width=\"1\/3\"]
<\/p><\/div>
Seq\u00fc\u00e8ncia homopolar (zero)<\/p><\/div>[\/vc_column_inner]\n [\/vc_row_inner][\/vc_column][\/vc_row][vc_column_text][vc_empty_space height=”30px”]<\/p>\n
A efectes pr\u00e0ctics, s\u00f3n aquestes \u00faltimes, que corresponen als harm\u00f2nics triples, les que impliquen m\u00e9s problem\u00e0tica a les xarxes el\u00e8ctriques pel fet que en estar en fase se sumen entre elles. Aix\u00ed, en xarxes de 4 fils, 3 fases i neutre, amb un nombre significativament alt de c\u00e0rregues monof\u00e0siques electr\u00f2niques (ordinadors, o computadors, i receptors similars), en no anul\u00b7lar-se entre ells, se sumen al conductor de neutre.<\/p>\n
<\/p>\n
Per tant, si suposem una xarxa amb 50 A de corrent harm\u00f2nic d’ordre 3 per cada fase, al conductor de neutre tindrem directament 150 A de corrent d’harm\u00f2nic 3.<\/p>\n
<\/p>\n
Aix\u00f2 comporta un risc de sobrec\u00e0rrega en aquest conductor de neutre, tant a nivell de tret de proteccions t\u00e8rmiques, com de seccionament del neutre. Aix\u00f2 provocaria la situaci\u00f3 m\u00e9s adversa, per l’important desequilibri de les tensions d’alimentaci\u00f3 de les c\u00e0rregues que ocasionaria, que podria derivar en avaries greus dels equips connectats en aquell moment per sobretensi\u00f3.<\/p>\n
<\/p>\n
Els problemes tamb\u00e9 sorgeixen de manera habitual a nivell dels transformadors de pot\u00e8ncia que alimenten la instal\u00b7laci\u00f3. Si aquests han de subministrar, a m\u00e9s del corrent fonamental associat a la pot\u00e8ncia activa, corrents harm\u00f2nics no productius (\u00e9s a dir, que no s\u00f3n \u00fatils), les seves p\u00e8rdues poden ser tan elevades que causin que la qualitat de la tensi\u00f3 que se subministra sigui pobra , amb alts nivells de THD(U). Aquest fet afectaria el funcionament de les c\u00e0rregues alimentades. El cas m\u00e9s extrem, fins i tot es produiria un exc\u00e9s de temperatura al transformador que pot derivar en la seva destrucci\u00f3.<\/p>\n
<\/p>\n
Un altre aspecte essencial \u00e9s l’afectaci\u00f3 que la pres\u00e8ncia d’harm\u00f2nics el\u00e8ctrics pot provocar a les proteccions diferencials contra corrents de fuga. \u00c9s imprescindible utilitzar rel\u00e9s diferencials adequats per garantir la correcta protecci\u00f3 en aquestes xarxes. En aquest sentit, l’\u00fas de diferencials tipus B per a tots aquells receptors que incorporin una conversi\u00f3 CA\/CC en el seu funcionament (com s\u00f3n els variadors de velocitat, SAI, rectificadors o carregadors de vehicles el\u00e8ctrics) es fa no nom\u00e9s essencial, sin\u00f3 obligatori.<\/p>\n
<\/p>\n
Pel que fa a l’exist\u00e8ncia d’alts nivells de distorsi\u00f3 harm\u00f2nica en tensi\u00f3 a la xarxa, els podem relacionar amb problemes que apareixen en equips electr\u00f2nics \u201csensibles\u201d. En aquest cas, la mala qualitat de la tensi\u00f3 de subministrament pot causar el seu mal funcionament en relaci\u00f3 amb resets, interfer\u00e8ncies, errors de c\u00e0lcul, etc.<\/p>\n
<\/p>\n
Finalment, sens dubte el problema m\u00e9s conegut i freq\u00fcent \u00e9s la problem\u00e0tica entre la instal\u00b7laci\u00f3 d’una bateria de condensadors per compensar energia reactiva inductiva i l’exist\u00e8ncia d’harm\u00f2nics el\u00e8ctrics a la xarxa.<\/p>\n
<\/p>\n
<\/p>\n
<\/p>\n
L’explicaci\u00f3 del cas<\/p>\n
<\/p>\n
Considerem primer com \u00e9s la corba d’imped\u00e0ncia d’un condensador, que podem anomenar resist\u00e8ncia. Com podem veure a la Fig. 8, a major freq\u00fc\u00e8ncia, menor imped\u00e0ncia. I ja sabem que els harm\u00f2nics tenen una freq\u00fc\u00e8ncia superior a la de la fonamental de la xarxa. Per tant, el condensador presenta menys resist\u00e8ncia a aquestes freq\u00fc\u00e8ncies harm\u00f2niques. Es converteix, en conseq\u00fc\u00e8ncia, en un \u201ccam\u00ed de baixa imped\u00e0ncia\u201d per a aquests corrents. En altres paraules, tendeix a absorbir-les, de manera que a les xarxes amb pres\u00e8ncia d’harm\u00f2nics els condensadors sempre estan sobrecarregats en un cert nivell. I aix\u00f2 en provoca el deteriorament a curt termini.<\/p>\n
[vc_empty_space height=”10px”][\/vc_column_text][vc_row el_id=\"bloque_seis\" el_class=\"bloque_subsector_padding_0\"][vc_column][vc_column_text el_class=\"animacion_left\"][\/vc_column_text][vc_row_inner]\n [vc_column_inner width=\"1\/2\"]
<\/p><\/div>
Fig. 8<\/p><\/div>[\/vc_column_inner]\n \n [vc_column_inner width=\"1\/2\"]
<\/p><\/div>
Fig. 9<\/p><\/div>[\/vc_column_inner]\n [\/vc_row_inner][\/vc_column][\/vc_row][vc_column_text][vc_empty_space height=”10px”]<\/p>\n
No obstant aix\u00f2, aquesta sobrec\u00e0rrega no \u00e9s el problema m\u00e9s gran que es pot generar. Ho \u00e9s la possibilitat que es produeixi un fenomen de resson\u00e0ncia, que implica l’amplificaci\u00f3 dels corrents harm\u00f2nics pr\u00e8viament existents a la xarxa abans de la connexi\u00f3 de la bateria de condensadors.<\/p>\n
<\/p>\n
Hem de considerar llavors el par\u00e0metre conegut com la freq\u00fc\u00e8ncia de resson\u00e0ncia del sistema (Fig. 9), que relaciona la pot\u00e8ncia de curtcircuit al punt de connexi\u00f3 de la bateria de condensadors a la xarxa amb la pot\u00e8ncia en kvarC de la pr\u00f2pia bateria. Aquest valor indica l’ordre de l’harm\u00f2nic, \u00e9s a dir, ordre 5, 7, 11\u2026 que podria amplificar-se en connectar-se els condensadors a la xarxa, ocasionant-ne l’amplificaci\u00f3.<\/p>\n
<\/p>\n
[vc_empty_space height=”5px”][\/vc_column_text][vc_single_image image=”15922″ img_size=”full” alignment=”center” title=”Fig. 10″][vc_column_text][vc_empty_space height=”4px”]<\/p>\n
A l’exemple de la Fig. 10, apareix un clar ress\u00f2 a l’harm\u00f2nic 5\u00e8. Simplement hem de comptar els 5 pics que apareixen un cicle.<\/p>\n
[vc_empty_space height=”10px”]<\/p>\n
El procediment que cal implementar per evitar aquest fenomen de resson\u00e0ncia es basa en instal\u00b7lar bateries de condensadors amb filtres de rebuig o desintonitzades. Aquestes bateries incorporen en s\u00e8rie amb cada condensador o grup de condensadors de cada esgla\u00f3 una react\u00e0ncia, que a la Fig. 11 es pot identificar amb un color groguenc. D’aquesta manera, aquest grup react\u00e0ncia-condensador se sintonitza a una freq\u00fc\u00e8ncia per sota del primer harm\u00f2nic rellevant a la xarxa.<\/p>\n
[vc_empty_space height=”5px”][\/vc_column_text][vc_single_image image=”15931″ img_size=”large” alignment=”center” title=”Fig. 11″][vc_column_text][vc_empty_space height=”4px”]<\/p>\n
react\u00e0ncies bateries de consensadors<\/span><\/p>\n [vc_empty_space height=”10px”]<\/p>\n Com hem comentat, el primer harm\u00f2nic rellevant a la xarxa \u00e9s, en la gran majoria de casos, el tercer o el cinqu\u00e8. I les habituals freq\u00fc\u00e8ncies de resson\u00e0ncia s\u00f3n les que s’especifiquen a la Fig. 12 (s’indiquen els valors a 50 Hz \/ 60 Hz).<\/p>\n [vc_empty_space height=”5px”]<\/p>\n Fig.12<\/strong><\/span><\/p>\n [vc_empty_space height=”10px”][\/vc_column_text][vc_column_text][vc_empty_space height=”10px”]<\/p>\n Uns sistemes que garanteix al 100% la compensaci\u00f3 d’energia reactiva de manera totalment immune a la pres\u00e8ncia d’harm\u00f2nics a la xarxa s\u00f3n els generadors est\u00e0tics de reactiva, concretament, la gamma SVGm de CIRCUTOR (Fig. 13). Aquests generadors de reactiva, amb capacitat de compensaci\u00f3 tant de pot\u00e8ncia inductiva com capacitiva, estan basats en electr\u00f2nica de pot\u00e8ncia i constitueixen la soluci\u00f3 tecnol\u00f2gicament m\u00e9s avan\u00e7ada en la correcci\u00f3 del cosinus de phi.<\/p>\n [vc_empty_space height=”5px”][\/vc_column_text][vc_single_image image=”15941″ img_size=”large” alignment=”center” title=”Fig. 13″][vc_column_text][vc_empty_space height=”10px”]<\/p>\n Hi ha opcions de filtrat passiu de corrents harm\u00f2nics, entre els quals els m\u00e9s senzills s\u00f3n les react\u00e0ncies de l\u00ednia o xoc (Fig. 14). S’instal\u00b7len a l’entrada de variadors de velocitat o c\u00e0rregues similars, que poden proporcionar un cert grau de reducci\u00f3 dels nivells de THD(I). Habitualment, des de valors inicials al voltant del 40% fins a valors finals de 25%.<\/p>\n [vc_empty_space height=”5px”][\/vc_column_text][vc_single_image image=”15949″ img_size=”large” alignment=”center” title=”Fig. 14″][vc_column_text][vc_empty_space height=”10px”]<\/p>\n En tot cas, el m\u00e9s eficient per aconseguir disminuir els nivells de corrents harm\u00f2nics i, per tant, tamb\u00e9 de tensions harm\u00f2niques a la nostra xarxa el\u00e8ctrica \u00e9s l’\u00fas de filtres actius d’harm\u00f2nics. \u00c9s a dir, la gamma AFQm de CIRCUTOR.<\/p>\n <\/p>\n Un filtre actiu AFQm \u00e9s, de fet, un generador de corrents harm\u00f2nics que, a partir de l’\u00fas de la m\u00e9s avan\u00e7ada electr\u00f2nica de pot\u00e8ncia i els sistemes de control m\u00e9s innovadors, \u00e9s capa\u00e7 d’injectar corrents harm\u00f2nics en contrafase amb els existents a la xarxa, aconseguint aix\u00ed anul\u00b7lar-les.<\/p>\n [vc_empty_space height=”5px”][\/vc_column_text][vc_single_image image=”15956″ img_size=”large” alignment=”center” title=”Fig. 15″][vc_column_text][vc_empty_space height=”10px”]<\/p>\n Entre els seus m\u00faltiples avantatges respecte als sistemes de filtratge passiu podem destacar la seva precisi\u00f3. \u00c9s capa\u00e7 d’injectar el corrent harm\u00f2nic exacte per compensar l’existent a la xarxa a cada harm\u00f2nic, sense dependre de la variabilitat de la c\u00e0rrega.<\/p>\n <\/p>\n Destaca igualment la seva versatilitat, ja que ofereix no nom\u00e9s la capacitat de filtratge de corrents harm\u00f2nics, sin\u00f3 tamb\u00e9 de compensaci\u00f3 de reactiva.<\/p>\n <\/p>\n La gamma de filtres actius AFQm compr\u00e8n un rang de capacitats d’injecci\u00f3 de corrent que abasta la totalitat d’escenaris a nivell de qualsevol instal\u00b7laci\u00f3 el\u00e8ctrica, ja sigui industrial o de serveis, gr\u00e0cies a la seva modularitat. A m\u00e9s, inclou tensions de funcionament des de 208 VCA fins a 690 VCA.<\/p>\n [vc_empty_space height=”5px”][\/vc_column_text][vc_single_image image=”15964″ img_size=”large” alignment=”center” title=”Filtros activos AFQm”][vc_column_text][vc_empty_space height=”10px”]<\/p>\n 2 Solucions: Tipus mural y Tipus rack<\/strong><\/span><\/p>\n Per reds de 50\/60 Hz \u00b15<\/strong><\/p>\n [vc_empty_space height=”5px”]<\/p>\n [vc_empty_space height=”20px”][\/vc_column_text][vc_single_image image=”15981″ img_size=”large” alignment=”center”][vc_column_text][vc_empty_space height=”5px”]<\/p>\n Mes informaci\u00f3 \u2192<\/strong><\/a><\/p>\n qualitat de consum y subministrament\u2192<\/span><\/a><\/strong><\/p>\n\n\n
\n \u00a0 P%<\/strong><\/td>\n \u00a0 fr<\/strong><\/td>\n Arm\u00f2nic Rebutjat<\/td>\n<\/tr>\n \n \u00a0 7%<\/td>\n \u00a0 189 \/ 277 Hz<\/td>\n \u00a0 h>5\u00ba, f>250 \/ 300 Hz<\/td>\n<\/tr>\n \n \u00a0 14%<\/td>\n \u00a0 134 \/ 160 Hz<\/td>\n \u00a0 h>3\u00ba, f>150 \/ 180 Hz<\/td>\n<\/tr>\n \n \u00a0 8,7%<\/td>\n \u00a0 170 \/ 203 Hz<\/td>\n \u00a0 h>5\u00ba, f>250 \/ 300 Hz*<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n \n *<\/strong> Filtre refor\u00e7at: THD(U) > 5%\u00a0 \u00a0\u00a0<\/em><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n \n
\n\n
\n Tipus Mural<\/strong><\/span><\/td>\n Tipus rack (armari)<\/strong><\/span><\/td>\n<\/tr>\n \n 30 A<\/strong><\/td>\n 100 A<\/strong><\/td>\n 200 A<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n \n 60 A<\/strong><\/td>\n 300 A<\/strong><\/td>\n 400 A<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n \n 100 A<\/strong><\/td>\n <\/td>\n <\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n