Este artículo explora ¿Por qué se generan armónicos en sistemas HVDC?, ¿Por qué ocurren los armónicos?, ¿Cómo se generan los armónicos?
¿Por qué se generan armónicos en los sistemas HVDC?
Los armónicos se generan en sistemas HVDC (corriente continua de alto voltaje) debido principalmente al uso de dispositivos electrónicos de potencia como convertidores e inversores. Estos dispositivos convierten la corriente alterna (corriente alterna) en corriente continua y viceversa mediante operaciones de conmutación, que inherentemente crean armónicos. El proceso de convertir corriente alterna en corriente continua o corriente continua en corriente alterna implica una rápida conmutación de corrientes y voltajes, lo que genera formas de onda no sinusoidales. Estas formas de onda contienen armónicos que pueden distorsionar la onda sinusoidal ideal de la corriente eléctrica.
¿Por qué se producen los armónicos?
Los armónicos se producen debido a las características no lineales de los dispositivos y circuitos eléctricos. Cuando las corrientes eléctricas pasan a través de cargas no lineales como rectificadores, inversores u otros dispositivos electrónicos de potencia, crean formas de onda distorsionadas. Estas distorsiones dan como resultado la generación de armónicos, que son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental del sistema eléctrico. La no linealidad de estos dispositivos hace que las formas de onda de corriente y voltaje se desvíen de la forma sinusoidal ideal.
¿Cómo se generan los armónicos?
Los armónicos se generan mediante acciones de conmutación en dispositivos electrónicos de potencia y cargas no lineales. En un sistema HVDC, el proceso de convertir energía de CA a CC implica el uso de tiristores o transistores que se encienden y apagan rápidamente, creando componentes de alta frecuencia en la forma de onda actual. Estos componentes de alta frecuencia provocan distorsión armónica. Además, la interacción entre diferentes armónicos e impedancias del sistema puede conducir a una generación y amplificación adicional de frecuencias armónicas.
El sistema HVDC funciona convirtiendo corriente alterna en corriente continua para una transmisión eficiente de energía a larga distancia y luego convirtiéndola nuevamente en corriente alterna en el extremo receptor. El sistema utiliza rectificadores para convertir la corriente alterna en corriente continua e inversores para convertir la corriente continua nuevamente en corriente alterna. La tecnología HVDC permite la transmisión eficiente de energía eléctrica a largas distancias con pérdidas reducidas. El proceso de conversión involucra dispositivos electrónicos de potencia capaces de introducir armónicos en el sistema.
Los armónicos afectan el sistema eléctrico causando varios problemas. Pueden provocar un mayor calentamiento de los equipos eléctricos, una reducción de la eficiencia y posibles daños a componentes sensibles. Los armónicos también pueden causar interferencias con los sistemas de comunicaciones, crear pérdidas adicionales en los sistemas eléctricos y provocar una mala calidad de la energía. En casos extremos, los armónicos pueden causar fenómenos de resonancia que pueden dañar el equipo e impactar la estabilidad del sistema. Gestionar y mitigar los armónicos es crucial para mantener la confiabilidad y eficiencia de los sistemas eléctricos.
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