Armónicos del generador: Causas, Efectos, y métodos de mitigación

Un generador entrega una energía continua, liso, y suministro de energía a largo plazo en ausencia de red eléctrica principal. Los electrodomésticos avanzados pueden alterar esa energía limpia a través de armónicos del generador. Estos son inmediatos, fluctuaciones eléctricas que son creadas por cargas eléctricas variables, incluyendo unidades en constante cambio, servidores, y sistemas UPS.

Estos armónicos pueden dañar los aparatos sensibles., sobrecalentar los alternadores electromagnéticos, y disminuir la vida útil de su generador. En este artículo de HuaQuan, Leerás sobre las causas principales de los armónicos., junto con sus consecuencias en sus circuitos. Además, También leerá sobre los métodos de fabricación modernos utilizados para prevenir estos armónicos..

¿Qué son los armónicos del generador??

Si quieres entender el concepto de armónicos del generador., Tienes que conocer los conceptos básicos de una señal de CA.. En el sistema de red eléctrica principal., El AC proporciona un suministro a una frecuencia óptima. (p.ej., esta frecuencia es 60 Hz en Norteamérica y 50 Hz en Europa). Las olas proporcionan un flujo excelente a esta frecuencia..

Básicamente, armonía son extra, Ondas sinusoidales no requeridas que tienen una frecuencia más alta que las ondas requeridas y existen en sincronización con las ondas básicas.. Estas ondas no deseadas operan en múltiplos de las señales de frecuencia básicas.. Por ejemplo, si tienes un 60 Sistema generador Hz, Verás que la onda del 5º armónico funciona a 300 Hz, mientras que el séptimo armónico opera en 420 Hz, mucho mayor que la frecuencia requerida.

Estas ondas de mayor frecuencia dominan la 60 Sistema Hz y crear unificado., ondas eléctricas distorsionadas. Puedes medir la fluctuación exacta como Distorsión armónica total o THD. La mayor distorsión significa continuidad, señales eléctricas inestables.

En casos raros, El generador causa estos armónicos debido a un devanado y aislamiento incorrectos.. En la mayoría de los casos, la causa principal es el equipo adjunto que está causando distorsión en las ondas de frecuencia primarias.

Causas de los armónicos del generador

Las razones principales para crear armónicos en el generador incluyen las cargas eléctricas dispersas en el generador.. Las cargas lineales son normales., que se extraen de una bombilla o de un calentador. En condiciones normales, La corriente eléctrica extraída del generador depende exactamente del valor del voltaje requerido para el sitio.. Como resultado, la forma de onda de salida se alinea con las señales sinusoidales de voltaje requeridas.

En el mundo tecnológico actual, Existen numerosos aparatos y equipos que funcionan con señales eléctricas distorsionadas o no lineales.. Estos dispositivos no funcionan con fluidez y funcionan utilizando corriente en altas frecuencias.. Como resultado, Forma armónicos del generador de señales de mayor frecuencia y funciona enviando señales distorsionadas a la red del generador..

Las fuentes comunes de estos armónicos variables son aquellas asociadas con equipos o aparatos que convierten corriente alterna en corriente continua.. Las máquinas más comunes incluyen las siguientes:

• Variadores de frecuencia (VFD): Las aplicaciones incluyen el control de la velocidad equilibrada de motores eléctricos industriales.. Los VFD son responsables de provocar los armónicos del quinto y séptimo generador en el suministro..
• Rectificadores e Inversores: Las aplicaciones incluyen sistemas UPS, paneles solares, y sistemas de carga basados ​​en vehículos eléctricos.
• Fuentes de alimentación de modo conmutado (SMPS): Las aplicaciones incluyen computadoras avanzadas., servidores modernos, controladores LED, y electrónica del hogar.

A veces, La propia disposición del generador causa estos armónicos.. También, decide cómo afectarán estos armónicos al suministro eléctrico. Generadores son sustitutos alternativos al suministro de la red principal, Tener una gran capacidad de resistencia al flujo de corriente..

Cuando extraes una carga dispersa del generador, Muestra más resistencia y da como resultado longitudes de onda distorsionadas.. Esta situación será completamente diferente en la conexión a la red pública principal debido a la menor impedancia.. De este modo, su sitio puede funcionar normalmente con la carga de la red principal, pero muestra armónicos del generador cuando extrae energía del generador.

Efectos de los armónicos del generador en los sistemas de energía

No puedes ignorar estos armónicos ya que provocarán daños graves.. El raro evento de estos armónicos resultará en una serie continua de fallas de maquinaria.. El daño se producirá tanto en el generador como en los aparatos de frecuencia variable conectados..

Primero, Los armónicos dañan el rendimiento básico de los generadores.. Las ondas armónicas con mayor frecuencia dan como resultado un efecto llamado efecto piel.. En este caso, Estas frecuencias más altas empujan los electrones hacia las cubiertas exteriores de cobre.. Este empuje forzado aumenta la impedancia del cable.. Provoca mayores pérdidas de calor al permitir que la corriente pase a través del sistema..

Este calentamiento excesivo derrite el aislamiento del cable dentro del alternador.. Como resultado, Disminuye la vida útil del generador.. Además, Los armónicos distorsionados pueden producir campos magnéticos opuestos dentro del estator.. Provoca estrés físico., vibraciones más altas, y la ineficiencia del combustible.

Los armónicos de frecuencia variable también tienen efectos graves en sus equipos y electrodomésticos.. Por ejemplo, Algunos de sus electrodomésticos funcionan bien en 60 Hz sólo para un trabajo suave. Los armónicos también pueden hacer que sus circuitos se disparen de la nada.

Si no gestionas los armónicos, resultan en un comportamiento de incumplimiento regulatorio. Empresas de primer nivel, como el IEEE, dar claramente umbrales de potencia, como IEEE 519 cumplimiento de estándares. Los usuarios que deliberadamente devuelvan armónicos al sistema generador pueden enfrentar consecuencias legales y sanciones por parte de las centrales eléctricas..

Métodos para gestionar los armónicos del generador

No se pueden eliminar las cargas eléctricas variables de la maquinaria avanzada.. Pero los fabricantes de generadores pueden gestionar el funcionamiento de los generadores para reducir las posibilidades de que se produzcan armónicos en el generador y evitar dañar sus aparatos..

La solución incluye el uso de filtros mitigadores de armónicos., teniendo dos tipos diferentes.

• Filtros pasivos: Incluye condensadores e inductores con tamaños específicos.. Se conocen como trampas eléctricas para capturar frecuencias armónicas dispersas antes de que vayan al generador.. Por ejemplo, Los filtros pasivos pueden detectar y atrapar señales de quinto armónico de los VFD..
• Filtros activos: Incluye microprocesadores modernos con tecnología avanzada.. Inspeccionan las líneas de onda que llegan al generador. Siempre que hay una onda armónica, Producen exactamente la misma onda antiarmónica para cancelar el efecto de distorsión..

También puede considerar modificaciones de diseño y disposición en ingeniería de generadores.. Si instala alternadores de alta calidad, utilizarán un específico 2/3 paso diseñado dentro del estator. Esta modificación específica en el devanado de cobre destruye automáticamente la onda del tercer armónico y sus múltiplos entrantes.. These harmonics are also called triplen harmonics and are lethal for the system as they gather in the neutral wire and generate excessive heating.

When engineers are applying power-based factor correction, they must do so critically. They must use capacitors with extreme care. Because capacitor banks can optimize harmonic frequencies, leading to havoc. If manufacturers want to reduce their chances, they have to install detuned reactors when they incorporate capacitors. It will apply their Factor de potencia in a safe manner.

Por último, pero no menos importante, the monitoring and evaluation of sites and the backup systems are necessary. You must install tracking systems and analyzers in your sites to get real-time information. You will be able to detect the non-linear spikes within time.

Mejores prácticas para minimizar los armónicos en generadores

Incorporating filters is an excellent option. If you want to know the long-term strategy to avoid these harmonics, you must introduce a highly active system when installing a generator.

When you are getting your backup system installed, increase the size of the neutral wire. It will prove to be a strict safety measure. Generalmente, the 3rd, 9th, and 15th waves of harmonics do not cancel the effect. Bastante, they combine to give a unified effect and flow back to the neutral wire.

The neutral wire will have to carry an extra amount of current than in the normal situation. When you use an extra-sized neutral wire, it will prevent the extra current from causing short circuits and fires.

You must ensure proper load balance on the generator. Try to give non-linear loads in equal distribution across the three phases. If there is an imbalance, it will deteriorate the situation, and the resulting waveform will be scattered.

You also have to give importance to the scheduled maintenance and upgradation of the systems. If you are renewing your facility with extra LED lights and aesthetic bulbs, you must upgrade your power system, también. Contact a professional engineer to get expert advice on power upgrading. It will help your generator match your new power needs.

Nota final!

Generator harmonics are a hidden threat to your costly power backup sources. They can damage even the most efficient generator systems. De hecho, modern sites incorporate electrical appliances and equipment that operate on variable frequencies and lead to generator harmonics. If you do not manage these distorted waves, it will damage the whole system. If you practice proper preventive measures and prefer scheduled maintenance of generators, you can avoid their consequences easily.

Proteja sus instalaciones de la energía sucia

Do not allow the scattered electrical waves to disrupt your whole backup power. It will also damage your sensitive appliances and critical equipment. Do you need your generator’s recent harmonic analysis, or do you want to incorporate harmonic filters into your system? In both cases, our professional engineers at Huaquan are available at your service. Contáctenos hoy.