A medida que los sistemas eléctricos modernos dependen cada vez más de cargas no lineales, la Distorsión Armónica Total en la Corriente (THDi) se ha convertido en un factor crítico para garantizar la calidad de la energía y la longevidad de los equipos. En este artículo, exploramos qué es la THDi, sus causas, su impacto en los equipos y cómo mitigarla mediante técnicas avanzadas de filtrado de armónicos.

1. ¿Qué es THDi?

THDi significa Distorsión Armónica Total de la Corriente. Se utiliza para medir el grado de distorsión en la forma de onda de la corriente dentro de un sistema eléctrico, representando la relación entre la corriente armónica total y la corriente fundamental, generalmente expresada como porcentaje.

Según la norma nacional GB/T 14549-93:

Redes públicas: THDi < 5%

Redes de alta tensión (>10 kV): THDi < 4 %

Sistemas industriales: THDi < 5%

Sistemas residenciales: THDi < 3%

Sistemas de alta gama (por ejemplo, almacenamiento de energía): THDi puede ser < 3 %

2. Principales fuentes de distorsión armónica La THDi se origina principalmente en cargas no lineales: dispositivos donde la relación voltaje-corriente no sigue la ley de Ohm. Estos dispositivos consumen corrientes no sinusoidales incluso con voltaje sinusoidal, lo que genera armónicos en múltiplos de la frecuencia fundamental.

Algunos ejemplos clave incluyen:

dispositivos de conmutación de semiconductores (diodos, tiristores, IGBT): provocan formas de onda pulsadas o recortadas, lo que genera armónicos de orden superior.

Cargadores industriales con rectificación Los rectificadores de 6 pulsos producen THDi >30%, con armónicos 5.º, 7.º, 11.º y 13.º. Los rectificadores de 12 pulsos reducen la THDi al 8-10%, pero aún requieren filtrado.

3. Impactos de una alta THDi en los equipos

1. Sobrecalentamiento y reducción de potencia del transformador Las corrientes armónicas aumentan las pérdidas por corrientes parásitas, cobre y dispersión en los transformadores. El efecto pelicular se intensifica, provocando un aumento de temperatura y requiriendo una reducción de potencia (normalmente del 15 al 20%). El sobrecalentamiento a largo plazo provoca el envejecimiento del aislamiento y reduce su vida útil.

2. Resonancia del condensador y riesgo de explosión Los condensadores tienen reactancia dependiente de la frecuencia. Los armónicos de orden superior (p. ej., el 11.º) pueden causar resonancia y picos de corriente. Datos reales muestran picos de corriente armónica del 1,3 % al 39 %, lo que provoca sobretensión en el condensador y posibles explosiones.

3. Degradación del aislamiento del cable Los armónicos intensifican el efecto pelicular y duplican el calentamiento del cable. La superposición de armónicos externos en sistemas desequilibrados eleva la corriente de línea neutra hasta tres veces la corriente de fase, lo que incrementa los riesgos de descarga, cortocircuito e incendio.

4. Distorsión de voltaje y mal funcionamiento del equipo Cuando THDi supera el 15%, la distorsión de voltaje (THDu) aumenta, lo que afecta los sistemas de control de precisión y la electrónica sensible.

4. Medidas eficaces de mitigación de armónicos

1. Actualizar a Rectificadores de 12 pulsos Reemplazar los rectificadores de 6 pulsos reduce el THDi del 30-40% al 8-12%.

2. Corrección del factor de potencia (PFC) Los circuitos PFC activos en cargadores y fuentes de alimentación pueden suprimir los armónicos 5º y 7º, logrando una THDi <5 %.

3. Filtros de potencia activos (FPA) Los filtros APF detectan armónicos en tiempo real e inyectan corrientes de compensación. Con un tiempo de respuesta de <5 ms y una eficiencia de supresión del 95 %, cubren los armónicos del 2.º al 50.º. Combinados con filtros LC pasivos, pueden eliminar eficazmente los armónicos del 11.º y del 13.º, lo que resulta ideal para la protección del lado del transformador.

5. Escenarios de aplicación en el mundo real

Nuestras soluciones de filtrado armónico, cuando se implementan con cargadores industriales EverExceed, han mejorado significativamente la calidad de la energía en infraestructura clave:

centros de transporte (estaciones de tren de alta velocidad y metro)

Instalaciones y subestaciones municipales

Sistemas de iluminación de centrales eléctricas y estaciones de conmutación

En estas implementaciones, las tasas de calificación de voltaje aumentaron del 75% al 99% y los daños a los componentes debido a la inestabilidad del voltaje disminuyeron en un 90%.

Conclusión: Por qué es importante la gestión de THDi La THDi es más que un parámetro técnico: es un indicador crucial del estado del sistema eléctrico. La mitigación proactiva de armónicos protege sus equipos, mejora la eficiencia y garantiza la estabilidad operativa.

EverExceed ofrece soluciones avanzadas de filtrado de armónicos diseñadas para aplicaciones industriales. Contáctenos hoy mismo para descubrir cómo podemos ayudarle a optimizar sus sistemas de energía para lograr rendimiento, seguridad y confiabilidad.