Potencia distorsionante armónica eléctrica

Los sistemas eléctricos no tienen un capacidad infinita para distribuir la electricidad.

La potencia aparente es la potencia total consumida por una carga, transformador, una instalación o la que circula por un conductor. También llamada potencia compleja.

En condiciones normales, sin armónicos eléctricos, dicha potencia aparente es la suma vectorial de la potencia activa y la potencia reactiva.

Pero, ¿Qué sucede cuando hay presencia de armónicos?

Es aquí cuando toma relevancia el termino potencia distorsionante que veremos a continuación.


Niveles de distorsión armónica

Cuando hablamos de que un sistema está «distorsionado», es frecuente utilizar el termino Distorsión Armónica Total (DAT), o en ingles Total Harmonic Distortion (THD), el cual expresa la relación entre la componente residual armónica eficaz respecto a la componente fundamenta en tanto por ciento. Quedando la expresión, tanto para corriente como para tensión:

De igual forma, estas ecuaciones pueden escribirse como:

de estas ecuaciones se deduce que a mayor distorsión en tensión y corriente, mayor será la tensión y corriente eficaz.

NOTA: los valores de THDU y THDI de las últimas ecuaciones son expresados en tanto por uno.


Potencia aparente y potencia distorsionante

La potencia parante (S) con contenido de armónicos puede calcularse con la siguiente ecuación:

Ya que en muchos casos la distorsión en tensión tiene unos valores bajos, se suele omitir o ignorar el termino (1+THDU2), quedando:

donde S es la potencia aparente total y S1 es la potencia aparente sin armónicos.

En sistemas eléctricos sin armónicos la potencia aparente (S1) está compuesta por la potencia activa (P) y la potencia reactiva (Q). Con la presencia de armónicos se añaden otra potencia «D», denominada como potencia distorsionante.

por lo tanto nos queda que la potencia distorsionante como:


Factor de potencia de desplazamiento y de distorsión

Como hemos visto antes, la presencia de armónicos aumenta la potencia aparente total respecto a la potencia aparente sin armónicos.

En consecuencia, la potencia distorsionante D hará que el factor de potencia total o real sea inferior al factor de potencia sin presencia de armónicos.

Vemos en esta ecuación dos partes diferenciadas:

  • Factor de potencia de desplazamiento o cos phi:
  • Factor de potencia de distorsión:

Por tanto nos queda que el factor de potencia total es igual a: