Armónicos: Costes de inversión por el sobredimensionamiento de los cables y de los equipos

Los mayores costes de inversión por el sobredimensionamiento de los cables y de los equipos por aumento de las pérdidas se producen en los transformadores, motores, cables y SAIs:

1. TRANSFORMADORES

Aproximadamente las pérdidas en las bobinas de los transformadores aumentan con el cuadrado de THDi, y las pérdidas en el núcleo aumentan proporcionalmente con la THDi.

Los armónicos producen pérdidas adicionales en los transformadores. Por cada armónico de orden n:

– las pérdidas por efecto Joule en las bobinas, incrementadas por el efecto pelicular, aumentan con el cuadrado del valor eficaz IRMS:

I _RMS = √∑^∞ In²

– las pérdidas en los circuitos magnéticos por histéresis y corrientes de Foucault aumentan con la presencia de armónicos:

Foucault P_F = K_F . ∑ n². In²

Histéresis P_H = K_H . ∑n.In²

Las pérdidas por histéresis son más importantes que la de Foucault al no tener núcleos macizos los transformadores.

Las pérdidas totales en el hierro, de forma aproximada, son:

P_FE = K_FE . ∑n^1,6. In²

Estas fórmulas dan resultados aproximados para armónicos de bajo orden, hasta el 9, pero tienden a sobrevalorar las pérdidas con armónicos de mayor orden.

Por otro lado, la reducción de la potencia nominal K los transformadores afectados está definido por el comité CENELEC en el documento HD428.451, con un factor de sobredimensionado de los transformadores. Es un índice que considera las pérdidas adicionales que las corrientes provocan en el transformador a causa de la presencia de armónicos. El factor K divide la potencia nominal:

e = relación de pérdidas en el hierro a pérdidas en el cobre, aproximadamente 0,3

q = de 1,7 a 1,8

2. Motores asíncronos y generadores

Reaccionan de forma similar a los transformadores al incremento de pérdidas por efecto joule, foucault e histéresis, incrementando los costes del sobrecalentamiento en función de la THDu.

3. CABLES

Las pérdidas y, por tanto, el sobrecalentamiento se incrementan con el valor RMS de la intensidad.

4. FUENTES DE ALIMENTACIÓN (SAIs)

El sobredimensionamiento aumenta con el valor máximo de la intensidad