¿Qué son los armónicos?

Answer 1

Esta respuesta es desde el punto de vista de un ingeniero eléctrico donde los armónicos se consideran la mayoría del tiempo como el mal.

Los armónicos son cualquier frecuencia que exista en el sistema, excepto la frecuencia fundamental (50Hz en el caso de India, 60Hz en los Estados Unidos). En otras palabras, los armónicos aparecen como la distorsión en la forma de onda sinusoidal deseable en la línea de alimentación.

La siguiente imagen muestra la distorsión fundamental debido a los armónicos.

Por lo general, los armónicos dominantes son a menudo múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Sin embargo, esto puede no ser siempre el escenario real. Puede haber interarmónicos o subarmónicos .

Interarmónicos: si los armónicos son un múltiplo no entero de la frecuencia fundamental, entonces se llama interarmónicos.

Subarmónicos: si los armónicos tienen una frecuencia inferior a la fundamental, entonces se llama subarmónicos. En otras palabras, las subarmónicas son el componente de frecuencia fraccional.

La fuente de los armónicos: la no linealidad en las cargas es la fuente de los armónicos. ¿Qué quiero decir con no linealidad en la carga? Significa que, incluso si el voltaje aplicado es perfectamente sinusoidal, la corriente consumida por la carga está distorsionada. es decir, extrae algo de corriente que tiene muchos componentes armónicos distintos de los fundamentales. Un ejemplo de una carga no lineal muy alta es el puente rectificador de diodos. Como la línea de alimentación tiene cierta impedancia, esta corriente distorsionada aparece como una caída de voltaje en la impedancia de la línea. En consecuencia, los armónicos también se reflejan en el voltaje.

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El efecto adverso de los armónicos:

1. Si no está diseñado o calificado adecuadamente, los equipos eléctricos a menudo funcionarán mal cuando los armónicos están presentes en un sistema eléctrico.
2. Los armónicos aumentan las pérdidas en el sistema. la eficiencia cae.
3. Los equipos eléctricos sometidos a armónicos tendrán menor vida útil.

Efectos de los armónicos en los sistemas de energía

La cura: existen principalmente dos formas de evitar los armónicos. Primero, si hay armónicos, simplemente elimínelos utilizando alguna técnica. Otro método es hacer que la carga sea lo más lineal posible (he mencionado antes que las cargas no lineales son la fuente de los armónicos) de tal manera que resulte en armónicos mínimos.

1. Mitigación de armónicos: método muy popular es el uso del filtro. Un filtro diseñado adecuadamente puede suprimir los armónicos y puede eliminar la distorsión parcialmente. Lea las técnicas de mitigación armónica aplicadas a las redes de distribución de energía.
2. Linealizar la carga: este método se conoce popularmente como corrección del factor de potencia en rectificadores. Como mencioné anteriormente, la mayoría de las cargas no lineales son rectificadores de puente basados ​​en electrónica de potencia. Algunas técnicas se utilizan para obligarlos a dibujar una corriente con una distorsión mínima. La filosofía detrás de este enfoque es que si la fuente de los armónicos no está allí, entonces no habrá armónicos.

La mejor de las suertes.

Answer 2

“El término armónico en su sentido más estricto describe a cualquier miembro de la serie armónica. El término se emplea en varias disciplinas, incluyendo música y acústica, transmisión electrónica de potencia, tecnología de radio, etc. Normalmente se aplica a señales repetitivas, como ondas sinusoidales Un armónico de dicha onda es una onda con una frecuencia que es un múltiplo entero positivo de la frecuencia de la onda original, conocida como la frecuencia fundamental. La onda original también se llama 1er armónico, los siguientes armónicos se conocen como armónicos superiores. Como todos los armónicos son periódicos a la frecuencia fundamental, la suma de los armónicos también es periódica a esa frecuencia. Por ejemplo, si la frecuencia fundamental es 50 Hz, una frecuencia de suministro de CA común, las frecuencias de los tres primeros armónicos superiores son 100 Hz (segundo armónico), 150 Hz (tercer armónico), 200 Hz (cuarto armónico) y cualquier adición de ondas con estas frecuencias es periódica a 50 Hz “.

Answer 3

Las señales sinusoidales son fáciles de analizar, procesar y manipular. Los sistemas se analizan utilizando herramientas como las transformadas de Fourier y las transformadas de Laplace, que transforman operaciones complejas como la diferenciación, integración, cambio de tiempo, cambio de frecuencia, etc.
Por lo tanto, los matemáticos han comenzado a representar todas las señales en términos de señales sinusoidales. Se supone que una onda cuadrada es una superposición de muchas señales sinusoidales. Mira la siguiente ilustración:

No se confunda con la notación armónica 3 y 5, abordaré ese punto más adelante. Entonces, como podemos ver en la figura anterior, la onda cuadrada puede obtenerse superponiendo todas las otras señales, que son sinusoides puras. La frecuencia y la magnitud de estos sinusoides difieren entre sí, por lo tanto, cuando se agregan, dan como resultado una onda cuadrada perfecta. La siguiente ilustración lo hará aún más claro:

Definición de armónico:
Es, en términos generales, el componente sinusoidal de una forma de onda no sinusoidal. Entonces, si necesita representar una onda cuadrada, tendría que dividir o desintegrar la señal para revelar los componentes sinusoidales. Para hacer eso, necesitamos saber la frecuencia exacta y la magnitud de las sinusoides resultantes. Eso define el armónico.
Orden de armónicos:
El orden del armónico viene dado por la magnitud y frecuencia de esa sinusoide particular; por ejemplo, la frecuencia fundamental es la misma frecuencia que la onda cuadrada. Eso es absolutamente esencial ya que todos los armónicos restantes (aparte del armónico fundamental) dependen de la frecuencia de la frecuencia fundamental. Entonces, ¿qué sabemos hasta ahora? El armónico fundamental es esa componente sinusoidal que tiene la misma frecuencia que la de la onda cuadrada resultante, y todos los demás armónicos se superponen a esta sinusoide para construir la onda cuadrada. El armónico fundamental tiene el orden ‘1’.

Los armónicos restantes tienen el siguiente orden:
El enésimo armónico es una onda sinusoidal de frecuencia n veces la frecuencia de la frecuencia fundamental, y una magnitud de (1 / n) veces la magnitud fundamental.
El orden es n.

Ahora, la superposición:

Aquí, el S2 y el S3 son armónicos tercero y quinto, respectivamente. No te confundas con los sufijos.
Cuando superpones todos esos armónicos: 3, 5, 7, 9, etc. en el armónico fundamental, obtienes una onda cuadrada.
Esta representación nos permite trabajar en señales de manera efectiva. Para ver cómo convertir una señal no sinusoidal en sus respectivos armónicos, debe pedirle a un profesor que le enseñe los conceptos de las transformadas de Fourier y Laplace.

Gracias por el A2A.

Answer 4

Un armónico de una onda es una frecuencia componente de la señal que es un múltiplo entero de la frecuencia fundamental, es decir, si la frecuencia fundamental es f, los armónicos tienen frecuencias 2f, 3f, 4f,. . . etc.

Answer 5

Todo lo que vibra, como una cuerda de arpa, tiene una frecuencia fundamental de vibración, f, y algunos o todos sus armónicos superiores, con frecuencias, 2f, 3f, 4f, etc. Una cuerda tensa, sostenida en ambos extremos, produce todo estos armónicos, y sus proporciones relativas dependen de dónde y cómo se toca la cuerda. Una tubería, abierta en ambos extremos, también produce todos sus armónicos, pero una tubería cerrada en un extremo, solo produce sus armónicos impares.

Cualquier sistema que vibre resonará en su frecuencia fundamental. Es decir, si es impulsado a vibrar, por alguna fuerza periódica externa, F (t), entonces las vibraciones impulsadas se vuelven muy grandes cuando F (t) = f. Esto también sucede en menor medida en sus armónicos, es decir, cuando F (t) = nf, donde n es un número entero.

Hay una declaración matemática, llamada teorema de Fourier, que establece que cualquier función periódica suficientemente continua, F (t), puede expresarse como la frecuencia fundamental añadida a una serie de sus armónicos, de amplitudes específicas y diferencias de fase, en relación con F.

Entonces, F (t) = f + a2f ‘+ b3f’ ‘+ c4f’ ” + …, a, b, c … son solo números reales menores que 1, y f ” solo indica que puede haber una fase diferencia entre f y f ”, es decir, si f = Asinwt (w = 2pi f), entonces f ” = bAsin (wt + p). P.ej. Si p = pi (medio ciclo fuera de fase), entonces cuando f es + A, f ” = – bA. Este tipo de análisis puede ser muy útil y muestra exactamente cómo funciona un sintetizador.

Hay otra declaración matemática, que es relevante para los armónicos, llamada análisis de Fourier. Esto dice que cualquier función suficientemente continua de cualquier variable, puede transformarse en una serie de Fourier, llamada su transformación de Fourier, FT. Esto tiene muchas aplicaciones. Por ejemplo, en óptica, resulta que el patrón de difracción de una abertura particular es solo el FT de la función de apertura espacial. También resulta que el FT de un FT es la función original; entonces FT (FT F (x)) = F (x). Esto explica cómo funciona un holograma.

Answer 6

La pregunta no especifica el medio para armónicos, es decir, acústica, energía eléctrica, ondas de radio, etc. Pero en casi todos los casos se aplica lo siguiente. Cuando haya una perturbación en una señal de onda sinusoidal perfecta, se producirá ruido y / o armónicos en un intento por recuperar el equilibrio de energía del sistema. En el caso de una señal de radio confinada dentro de un cable coaxial entre el generador de señal y el receptor de señal, una longitud coaxial que no se alinea con los nodos de la señal y / o un desajuste de atenuación de señal permitirá que se propaguen los armónicos. Incluso los cables de los altavoces estéreo pueden permitir armónicos dependiendo de la frecuencia. Los grandes sistemas de energía eléctrica que utilizan VFD: los variadores de frecuencia producen armónicos que desperdician energía … el desperdicio de energía es típicamente aparente en forma de ruido acústico, fem y exceso de calor. La matemática para los armónicos es relativamente simple y confiablemente predictiva en la fase de diseño del sistema … por ejemplo, IEEE-519

Answer 7

Frecuencias que están en relación de enteros con lo fundamental. Imagine un monocordio, un artefacto musical que consiste en una cuerda tensada entre dos nodos. Si divide la cuerda por la mitad obtendrá el primer armónico y por tercios el siguiente armónico, por lo que la relación numérica en términos de la frecuencia de la cuerda en vibración es:

1: 2
1: 3
1: 4
.
.

Recuerde que la longitud de la cadena es inversa a la frecuencia, por lo que la relación en términos de longitud sería:

2: 1
3: 1
4: 1
.
.

Answer 8

Hola ZeroBounce!

Los armónicos pueden causar todo tipo de problemas: relés disparados, transformadores fallidos, bancos de condensadores dañados e incluso ejes de motores rotos.

En realidad, escribimos un artículo explicando cuáles son, los problemas que causan y cómo puede diagnosticarlos aquí: Armónicos: ¿de dónde vienen? – Cinturón de herramientas digital

¡Espero que esto ayude!
El equipo de Fluke

Answer 9

A menudo, los fenómenos familiares en el sistema de energía eléctrica son armónicos. Las cargas no lineales son los principales contribuyentes a este problema del sistema de energía. Rectificadores, motores, transformadores no ideales, impresoras de computadoras, etc., son ejemplos de cargas no lineales. Los sistemas, cuando están conectados con cargas como estas, pueden tener armónicos de voltaje y corriente.

Lee mas..

El problema con HARMONICS en el sistema de energía moderno

Answer 10

Un armónico es una señal o una onda cuya frecuencia es múltiplo integral de alguna onda de referencia o señal de referencia.

Para una señal cuya frecuencia fundamental es f , el segundo armónico tiene una frecuencia 2 f , el tercer armónico tiene una frecuencia de 3 f , y así sucesivamente. Supongamos que w representa la longitud de onda de la señal u onda en un medio especificado. El segundo armónico tiene una longitud de onda de w / 2, el tercer armónico tiene una longitud de onda de w / 3, y así sucesivamente. Las señales que ocurren en frecuencias de 2 f , 4 f , 6 f , etc. se llaman armónicos pares; Las señales a frecuencias de 3 f , 5 f , 7 f , etc. se denominan armónicos impares. Una señal puede, en teoría, tener infinitos armónicos.

En las comunicaciones y transmisiones inalámbricas, los transmisores están diseñados para emitir un mínimo de energía a frecuencias armónicas. Normalmente, un dispositivo inalámbrico está diseñado para usarse en una sola frecuencia. La salida de señal a frecuencias armónicas puede causar interferencia a otras comunicaciones o transmisiones. Por ejemplo, una señal de transmisión a 90.5 MHz (en la banda FM estándar) tendría un segundo armónico a 181 MHz, un tercer armónico a 271.5 MHz, un cuarto armónico a 362 MHz, y así sucesivamente. Algunas o todas estas señales armónicas podrían, si son fuertes, interrumpir las actividades en otros servicios inalámbricos.

Answer 11

Un armónico es una señal u onda cuya frecuencia es un múltiplo integral (número entero) de la frecuencia de alguna señal u onda de referencia. El término también puede referirse a la relación de la frecuencia de dicha señal u onda con la frecuencia de la señal u onda de referencia.

Casi todas las señales contienen energía a frecuencias armónicas, además de la energía a la frecuencia fundamental. Si toda la energía en una señal está contenida en la frecuencia fundamental, entonces esa señal es una onda sinusoidal perfecta. Si la señal no es una onda sinusoidal perfecta, los armónicos contienen algo de energía. Algunas formas de onda contienen grandes cantidades de energía a frecuencias armónicas. Los ejemplos son ondas cuadradas, ondas de diente de sierra y ondas triangulares.

En las comunicaciones y transmisiones inalámbricas, los transmisores están diseñados para emitir un mínimo de energía a frecuencias armónicas. Normalmente, un dispositivo inalámbrico está diseñado para usarse en una sola frecuencia. La salida de señal a frecuencias armónicas puede causar interferencia a otras comunicaciones o transmisiones. Por ejemplo, una señal de transmisión a 90.5 MHz (en la banda FM estándar) tendría un segundo armónico a 181 MHz, un tercer armónico a 271.5 MHz, un cuarto armónico a 362 MHz, y así sucesivamente. Algunas o todas estas señales armónicas podrían, si son fuertes, interrumpir las actividades en otros servicios inalámbricos.

Answer 12

¡Considere dos ondas sinusoidales A y B!
A: teniendo frecuencia digamos 100 Hz
B: teniendo frecuencia digamos 100 * 5 = 500 Hz!

Aquí la onda sinusoidal B se llama armónica (5a armónica) de la onda sinusoidal A
porque su frecuencia es 5 veces la frecuencia de la onda sinusoidal A
o
¡Podemos decir que la frecuencia B es múltiplo integral de la frecuencia de A (es decir, frecuencia fundamental)!

¡Estas dos ondas (fundamental + armónica) se combinaron para formar una onda distorsionada!

Answer 13

Un armónico es una señal u onda cuya frecuencia es un múltiplo integral (número entero) de la frecuencia de alguna señal u onda de referencia. El término también puede referirse a la relación de la frecuencia de dicha señal u onda con la frecuencia de la señal u onda de referencia.

Answer 14

Si la frecuencia fundamental es 50 Hz, las frecuencias de los tres primeros armónicos más altos son 100 Hz (segundo armónico), 150 Hz (tercer armónico), 200 Hz (cuarto armónico) y cualquier adición de ondas con estas frecuencias es periódica a 50 Hz .

Answer 15

Relacionado pero no equivalente al término parciales, los armónicos son las resonancias adicionales (tonos o frecuencias) de una estructura / cámara vibratoria por encima de la fundamental .

Intenta buscar en Google o Wikipedia para series armónicas .

Answer 16

Los armónicos son distorsiones en la señal. que afectan a la eficiencia de la energía y también es perjudicial para los dispositivos electrónicos En el sistema de alimentación hay tres tipos de armónicos que se consideran. Armonías del primer, tercer y quinto tipo … lea más en el siguiente enlace sobre armónicos y sus efectos y prevenciones

¿Qué son los armónicos y la causa y los efectos en la fuente de alimentación? – Pestaña eléctrica

Answer 17

Cada vez que se distorsiona una señal sinusoidal (amplificador o recorte no lineal) se han agregado algunos armónicos a la señal, llamamos componente fundamental al original y los agregados deben tener una frecuencia igual a ¨n¨ veces los fundamentales, si el la señal de salida es simétrica desde cero y en ambos lados de la cresta, entonces solo se permiten números impares para ¨n¨ (3, 5, 7, 9) mientras que si no, también se permiten números pares, por ejemplo en una onda cuadrada simétrica hay una fuerte presencia de tercer armónico cuando se corta la cresta sinusoidal y aparecen un par de cuernos a ambos lados.