Efectos Armónicos en el conductor neutro

En régimen sinusoidal, en el caso de un sistema trifásico equilibrado, tanto desde el punto de vista de la fuente como de los propios receptores, la suma vectorial de las corrientes se anula en el punto neutro. De este modo no hay circulación de corriente en el conductor neutro. La normativa autoriza entonces a subdimensionar el conductor neutro respecto de las fases con el fin de ahorrar cobre. La señal distorsionada procedente de una carga no lineal consta de varios componentes armónicos cuyas frecuencias son múltiplo de la frecuencia fundamental. Si interesa la suma de los armónicos de orden múltiplo de 3 para las tres fases: orden 3, orden 9, etc., puede comprobarse que esta suma no da lugar a la anulación de la corriente en el conductor neutro. El esquema mostrado en la figura 1 permite verificarlo fácilmente. Las corrientes armónicas de orden múltiplo de 3 correspondientes a las tres fases van a sumarse y dan lugar a una corriente que circula por el conductor neutro. En este caso, son esencialmente los armónicos de orden 3 los que predominan (armónicos de orden 9, 27, etc., son, en general, despreciables respecto del armónico de orden 3). La frecuencia de la corriente medida en el conductor neutro es de 1SO Hz, que se corresponde lógicamente con el armónico de orden 3. El valor eficaz de la intensidad de esta corriente del conductor neutro es simplemente igual a la suma aritmética de las tres corrientes armónicas de orden 3 de cada una de las fases y con una frecuencia distinta de SO Hz; en el caso anterior, la frecuencia era de 1SO Hz.

Una aplicación en un parque de equipos informáticos Un ejemplo de medidas realizadas en una instalación eléctrica permite apreciar la influencia de las corrientes armónicas sobre el conductor neutro. Estas medidas se han realizado en una instalación compuesta por un conjunto de equipos informáticos repartidos uniformemente por las tres fases de la red de distribución eléctrica. En la tabla 1 se indican las medidas de corriente efectuadas en un conductor de fase y permiten obtener la forma de la señal representada en la figura 2.

 

Tabla l. Medidas efectuadas en el conductor de fase.

Figura 2. Forma de la corriente en un conductor de fase.

Además, las medidas realizadas con la ayuda de unas pinzas medidoras de armónicos en un conductor de fase han permitido establecer los criterios siguientes: I_RMS = 3 A; THD = 115%; FP = 2,4; l_pico = 7,5 A. Del mismo modo, las medidas realizadas en el conductor neutro han permitido establecer los valores siguientes I_RMs = 5,7 A; f= 150Hz. La forma de la señal en el conductor neutro se muestra en la figura 3.

Figura 3. Forma de la corriente en el conductor neutro. Puede comprobarse que la corriente en el conductor neutro es mucho mayor en amplitud que la corriente en el conductor de una fase (los datos que hay que comparar son los marcados en negrita en los puntos anteriores). Por último, la medida confirma el cálculo del valor eficaz de la corriente en el conductor neutro, que se puede desarrollar como sigue: I_N=31₃+31₉=3 X 1,7 + 3 X 0,18 = 5,64 A La presencia de una señal en el conductor neutro de frecuencia igual a 150 Hz justifica la importancia del armónico de orden 3 en la misma. Además, el cálculo anterior confirma la existencia de armónicos de orden múltiplo de 3 en el conductor neutro. Fuente: Revista Mundo Electricidad