Asegurar la integridad de la red eléctrica
Medidas de armónicos según IEC 61000-3-2 y de parpadeo según IEC 61000-3-3
Los armónicos son corrientes o tensiones con frecuencias que son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental de la red (generalmente 50/60 Hz). Aparecen cuando una carga no es lineal, algo que ocurre con frecuencia en fuentes conmutadas (SMPS), y pueden provocar una serie de problemas de calidad del suministro eléctrico. Aquí reside la importancia del análisis de armónicos, ya que permite identificar qué armónicos están presentes, cuál es su tamaño y cómo evolucionan en distintos estados operativos. Estos datos determinan, por un lado, la causa raíz de los armónicos, y por otro, el riesgo para la red eléctrica.
El parpadeo define fluctuaciones de corta duración de tensión y de corriente. Esto significa a menudo que un dispositivo presenta cambios rápidos en su consumo de potencia. Mientras que los armónicos describen la distorsión en una forma de onda periódica, el parpadeo se refiere más bien a la variación en el tiempo de la demanda de carga en la red. El parpadeo es importante porque tanto la red eléctrica como los equipos conectados parten de que está conectada una fuente de alimentación estable. Si un dispositivo causa repetidamente caídas rápidas de tensión o cambios bruscos de carga, puede llegar a causar interferencias en otros dispositivos conectados a la misma red.
El principal objetivo de las medidas de armónicos y de parpadeo consiste en garantizar que un dispositivo no ponga en peligro la integridad de la red eléctrica, y no en demostrar que dicho dispositivo cumpla la función para la que está previsto. Un dispositivo puede «funcionar bien» y sin embargo interferir negativamente en el ecosistema que lo rodea.
Los ensayos de conformidad de armónicos y de parpadeo se suelen realizar en un entorno controlado con una fuente de CA estabilizada y herramientas de medida calibradas.
Algunas de las causas habituales por las que los productos no superan los ensayos de conformidad son:
- Consumo de corriente no lineal: las fuentes conmutadas consumen corriente en ráfagas breves, que pueden provocar una distorsión armónica. Este efecto se puede evitar con un filtro de entrada o mediante corrección pasiva.
- Comportamiento de mejora del factor de potencia insuficiente: los dispositivos de alta potencia (por encima de 75 W) deben incluir una corrección del factor de potencia (PFC, por sus siglas en inglés). Una implementación de PFC deficiente puede provocar emisiones superiores al rango aceptable al incluir armónicos de bajo orden y aumentar el factor de cresta.
- Extracorriente de conexión en el encendido: al encender un dispositivo se puede producir impulsos parásitos de corta duración. Estos impulsos o puntas de descarga pueden exceder los límites de corriente armónica, incluso cuando el régimen permanente es aceptable.
- Transiciones entre estados de funcionamiento: los sistemas integrados cambian a menudo su estado operativo. Estas transiciones pueden provocar armónicos o parpadeo.
Los analizadores de potencia y los osciloscopios pueden identificar efectos no deseados de armónicos y parpadeo. Los analizadores de potencia tienen un modo de armónicos que ejecuta una transformada rápida de Fourier (FFT) para calcular el valor cuadrático medio (RMS) y el ángulo de fase. Algunos analizadores de potencia, como el LMG de ZES Zimmer, pueden realizar este cálculo hasta los primeros 200 armónicos. Los armónicos de corriente se miden generalmente con un osciloscopio y sondas adecuadas. Los resultados se presentan normalmente en formato gráfico y numérico. En determinados casos, un osciloscopio puede ofrecer además un test automático para verificar la conformidad con una o varias normas relativas a los armónicos. En las fases de validación y ensayo de conformidad, los analizadores de potencia se utilizan para generar informes y para identificar qué armónicos infringen los límites máximos especificados en las normas.
