¿Has notado un fenómeno extraño: podemos detectar armónicos de orden-impar como los armónicos 3.º, 5.º y 7.º en la red eléctrica, pero casi nunca vemos armónicos de orden-par como los armónicos 2.º, 4.º y 6.º? ¿Por qué es esto? ¿Son incluso los armónicos-de orden inherentemente imposibles de detectar?
¿Qué son los armónicos de la red eléctrica?
Para entender por qué incluso-los armónicos de orden son raros, primero debemos entender qué son realmente los "armónicos". La corriente alterna que utilizamos es idealmente una onda sinusoidal estándar con una frecuencia fija de 50 Hz, que se denomina "onda fundamental", muy parecida a la "melodía principal" de la música.
En realidad, muchos aparatos eléctricos no "siguen órdenes obedientemente"-como las luces LED, los cargadores de teléfonos móviles, las fuentes de alimentación de portátiles y los aires acondicionados. Son "dispositivos no-lineales" y no funcionan de acuerdo con el ritmo de la onda fundamental. En cambio, "interfieren" con la onda fundamental, "doblando" la onda sinusoidal suave en formas de onda extrañas.
Estas formas de onda distorsionadas, cuando se descomponen utilizando el método matemático de "descomposición de Fourier", revelan que en realidad están compuestas por una frecuencia fundamental (50 Hz) y una serie de "armónicos" cuyas frecuencias son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Por ejemplo, el tercer armónico es 150 Hz (50 × 3), el quinto armónico es 250 Hz (50 × 5) y los armónicos de orden par son formas de onda con frecuencias que son múltiplos pares de la frecuencia fundamental, como 100 Hz (segundo) y 200 Hz (cuarto).
La tecnología completa-de puente rectificador "elimina" incluso-los armónicos de orden.
¿Por qué casi nunca vemos armónicos de orden par-? La clave reside en el hecho de que la mayoría de los dispositivos no lineales del mercado actual utilizan una tecnología central llamada "rectificación de puente-completa".-esta es la "operación oculta" de los aparatos eléctricos que nos rodean y una razón importante por la que los armónicos-de orden uniforme son raros.
¿Qué es la rectificación de puente-completa? Podemos entenderlo con una analogía simple: la corriente alterna en la red eléctrica es como una onda que sube y baja, con el semiciclo positivo subiendo y el semiciclo negativo bajando, y la dirección cambia constantemente; mientras que la rectificación de puente-completa es como un "convertidor de forma de onda", que puede "corregir" la dirección de la corriente, independientemente de si la corriente está en el medio-ciclo positivo o negativo, y convertirla en corriente continua (o corriente continua pulsante) en la misma dirección, como si se aplanaran las ondas ondulantes en un flujo de agua unidireccional.
Las luces LED, los cargadores de teléfonos móviles, las fuentes de alimentación de las computadoras e incluso los aires acondicionados y las lavadoras de nuestros hogares utilizan casi todos tecnología de rectificación de puente-completa, por lo que los armónicos que generan son todos de orden-impar y, naturalmente, los armónicos de orden-par son difíciles de ver.
Los armónicos de orden par-solo ocurren cuando la forma de onda es asimétrica
Por supuesto, incluso-los armónicos de orden no son del todo inexistentes, pero son extremadamente raros en las redes eléctricas modernas. Los armónicos de orden par- solo aparecen cuando la forma de onda en la red eléctrica es "asimétrica" y existen dos escenarios comunes:
- El primer tipo implica equipos que utilizan tecnología de "rectificación de media-onda". A diferencia de la rectificación de puente-completa, la rectificación de media-onda utiliza solo el medio-ciclo positivo (o negativo) de la corriente alterna, descartando la otra mitad de la forma de onda. Esto da como resultado una forma de onda asimétrica, lo que genera armónicos de orden par-después de la descomposición de Fourier. Sin embargo, la rectificación de media onda es extremadamente ineficiente y desperdicia una cantidad significativa de energía. Se ha eliminado por completo mediante la rectificación de puente-completa y solo se utiliza en algunos equipos muy antiguos y casi obsoletos (como cargadores de hace décadas), lo que dificulta su detección en la red eléctrica.
El segundo tipo es la falla del equipo. Por ejemplo, un diodo rectificador dañado en un electrodoméstico puede impedir la conversión normal entre los semiciclos positivos y negativos, lo que da como resultado una forma de onda asimétrica y genera armónicos de orden par-. Sin embargo, ésta es una condición de falla; Una vez que ocurre, el aparato generalmente falla o activa un mecanismo de protección, y no tiene un impacto a largo plazo-en la red eléctrica, lo que dificulta su detección.
Los armónicos pueden causar graves interferencias y daños a los sistemas de energía y, en casos graves, incluso pueden provocar la parálisis del sistema de energía.
¿Por qué los armónicos de orden-incluso son "raros"?
En términos simples, los armónicos de orden-par son casi invisibles en la red eléctrica, principalmente debido a la adopción generalizada de la "tecnología de rectificación de puente-completa": mantiene simétrica la forma de onda generada por los aparatos eléctricos, y las formas de onda simétricas no se pueden descomponer en armónicos de-orden par, lo que significa que los equipos normales no generan armónicos de orden-par; Además, los propios transformadores del sistema eléctrico tienen cierta capacidad de suprimir los armónicos de orden par-.
¿Existen contadores de electricidad que puedan eliminar armónicos?
Estrictamente hablando, ningún contador de electricidad puede "eliminar" los armónicos. La función de un medidor de electricidad es "medir", no "administrar". Si bien los medidores de electricidad no eliminan los armónicos, de hecho existen dispositivos en el sistema eléctrico diseñados específicamente para "eliminar" los armónicos; estos se llaman filtros.
Investigaciones recientes indican que la instalación de filtros adecuados en la parte frontal de los medidores de electricidad puede reducir efectivamente el impacto de los armónicos en la precisión de la medición.