¿Por qué? Tercer armónico ¿Las corrientes sobrecargan los conductores neutros?

Comprender las corrientes del tercer armónico

En un sistema eléctrico trifásico de 4 hilos, las corrientes en las fases normalmente se suman y regresan a través del conductor neutro. Al tratar con Carga linealEl desfase de 120° entre las corrientes sinusoidales de cada fase garantiza que su suma vectorial sea mínima, e incluso puede ser cero en un sistema perfectamente equilibrado. Esto significa que la corriente del neutro es pequeña o inexistente, lo que permite que el conductor neutro tenga el mismo calibre que los conductores de fase sin riesgo de sobrecarga.

Sin embargo, este escenario cambia drásticamente cuando se introducen cargas no lineales.

El desafío de las cargas no lineales

Las cargas no lineales, como las alimentadas por fuentes de alimentación de modo conmutado (SMPS) utilizadas en computadoras y monitores, se comportan de manera diferente. Estas cargas consumen corriente en pulsos estrechos en lugar de una forma de onda continua. Específicamente, estos pulsos tienen menos de 60 grados de ancho, lo que significa que cuando una fase consume corriente, las otras dos fases no. Esto da como resultado que no se cancele la corriente en el conductor neutro, lo que hace que cada pulso en una fase se traduzca directamente en un pulso en el neutro.

Incluso si las corrientes de fase de cargas no lineales como SMPS están equilibradas en términos de amperios RMS (Root Mean Square), el valor RMS de la corriente neutra aún puede ser hasta √3 veces el valor RMS de la corriente de fase. Esto ocurre porque hay tres veces más pulsos de corriente en el neutro que en cualquier fase. Si estos pulsos exceden los 60 grados de ancho y se superponen, puede ocurrir cierta cancelación, pero la corriente neutra seguirá siendo sustancial debido a los componentes de mayor frecuencia, particularmente el tercer armónico.

El papel del tercer armónico

La corriente del tercer armónico es particularmente problemática en estos sistemas. Ocurre a tres veces la frecuencia fundamental: 180 Hz en un sistema de 60 Hz. Como se muestra en la Figura 7-1, mientras la corriente lineal completa dos ciclos, la corriente neutra no lineal completa seis ciclos en el mismo período de tiempo, destacando el impacto del tercer armónico.

Esta corriente del tercer armónico se acumula en el conductor neutro, lo que puede provocar sobrecalentamiento y sobrecarga si el conductor neutro no tiene el tamaño adecuado. Este problema es especialmente pronunciado en edificios más antiguos, donde es posible que la infraestructura no haya sido diseñada para soportar niveles tan altos de corrientes armónicas.

Abordar el problema: el papel de Filtros de potencia activos (APF)

En construcciones nuevas, este problema a menudo se mitiga duplicando la ampacidad del conductor neutro. Sin embargo, en las instalaciones existentes, modernizar el sistema eléctrico para aumentar el tamaño del conductor neutro suele resultar poco práctico y costoso. Aquí es donde los filtros de potencia activos (APF) entran en juego como una solución muy eficaz.

Cómo nuestros APF gestionan las corrientes armónicas

Nuestros APF están diseñados para detectar y contrarrestar corrientes armónicas en tiempo real. Al monitorear continuamente la forma de onda actual, nuestros APF pueden inyectar una corriente de compensación que cancela los armónicos generados por cargas no lineales. Este proceso reduce significativamente la corriente del tercer armónico en el conductor neutro, evitando sobrecargas y mejorando la estabilidad general del sistema de energía.

Ventajas de nuestros APF

• Supresión de armónicos en tiempo real: Nuestros APF se ajustan dinámicamente a las condiciones actuales, proporcionando una mitigación inmediata de las corrientes armónicas, incluido el problemático tercer armónico.

• Confiabilidad del sistema mejorada: Al reducir el contenido de armónicos en el conductor neutro, nuestros APF protegen la infraestructura eléctrica del sobrecalentamiento y posibles fallas.

• Solución rentable: Instalar nuestros APF es una solución mucho más económica y menos disruptiva en comparación con actualizar todo el sistema eléctrico para manejar corrientes neutras más altas.

• Eficiencia energética mejorada: Con corrientes armónicas reducidas, la eficiencia general del sistema eléctrico mejora, lo que lleva a un menor consumo de energía y menores costos operativos.

Conclusión

El aumento de cargas no lineales en los sistemas eléctricos modernos ha puesto en primer plano el desafío de las corrientes de tercer armónico, particularmente en lo que respecta a su impacto en los conductores neutros. Si bien los métodos tradicionales, como aumentar el tamaño del conductor neutro, son eficaces en construcciones nuevas, a menudo no son viables en instalaciones existentes. Nuestros filtros de potencia activos ofrecen una solución robusta y en tiempo real para gestionar estas corrientes armónicas, mejorando la confiabilidad y eficiencia del sistema.

Para obtener más información sobre cómo nuestros filtros activos de potencia (APF) pueden ayudar a gestionar las corrientes armónicas y proteger su sistema eléctrico, visite nuestro sitio web: www.intonepower.com, no dude en contactarnos: sales@intonepower.com.