El THDi (distorsión armónica total de corriente) cuantifica cuánto se ha alejado una forma de onda de corriente de una sinusoide pura a causa de los armónicos. Es el número que decide si una barra de baja tensión (BT) cumple IEEE 519 — y si sus transformadores y cables se están sobrecalentando en silencio. Este artículo explica qué es el THDi, de dónde viene, cuánto cuesta y cómo un filtro armónico activo (AHF) lo cancela.
Qué es el THDi
Los armónicos son componentes de corriente y tensión en múltiplos enteros de la fundamental (50 o 60 Hz). El THDi es la suma RMS de esos armónicos dividida por la fundamental RMS, expresada como porcentaje:
THDi = √(Σ I_h²) / I_1 × 100%
Por debajo de ~5% la onda es casi ideal; por encima de ~20% está gravemente distorsionada. IEEE 519 limita en BT THDi < 5% (armónicos individuales < ~3%) en el punto de acoplamiento común (PCC).
Cómo se produce el THDi
La causa son las cargas no lineales — equipos que absorben corriente en pulsos abruptos en lugar de suavemente. Fuentes comunes:
- Variadores de frecuencia (VFD)
- Iluminación LED
- Ordenadores y equipos de oficina
- Sistemas UPS
- Fuentes de alimentación conmutadas
- Cargadores de baterías y de vehículos eléctricos
Un rectificador de seis pulsos — la entrada de la mayoría de VFD y UPS — genera armónicos característicos en los órdenes n = 6k ± 1: el 5.º, 7.º, 11.º y 13.º. Sin tratamiento, el THDi en la carga suele situarse entre 8% y 30%.
Qué cuesta un THDi alto
- Sobrecalentamiento — la corriente armónica eleva las pérdidas I²R en cables y transformadores con el cuadrado de la corriente, acelerando su envejecimiento.
- Factor de potencia reducido — la corriente distorsionada baja el FP real, elevando la potencia aparente y la factura.
- Mal funcionamiento de equipos — PLC, sensores y comunicaciones fallan en una barra distorsionada.
- Interferencia en protecciones — interruptores y fusibles operan mal ante una onda distorsionada.
- Resonancia — la corriente armónica puede resonar con la capacidad e inductancia del sistema y amplificar la tensión.
Cómo reducir el THDi
- Filtros pasivos — sintonizados para bloquear órdenes concretos; económicos para espectros fijos pero propensos a resonancia.
- AHF — inyecta corriente de contrafase para cancelar la distorsión en tiempo real.
- Transformadores K-rated y reactancias de línea — ayudan al hardware a soportar armónicos.
- Equilibrado de cargas — reduce la corriente de neutro y los armónicos triplen asociados.
- Equipos de bajo THD — que cumplen IEEE 519 e IEC 61000-3-2 en origen.
La solución AHF
Un AHF muestrea la corriente de carga, separa la fundamental de la distorsión e inyecta la inversa:
i_c* = i_L − i_s(fundamental)
Sintetizada por un puente que conmuta a 15–20 kHz, sigue en < 1 ms y reduce el THDi de 30%+ a < 5% en los órdenes 5.º a 25.º a la vez. También compensa corriente reactiva y ayuda a equilibrar fases, sin riesgo de resonancia.
IGBT frente a SiC
La mayoría de los AHF de BT usan IGBT con unión limitada cerca de 150 °C. Los MOSFET de SiC amplían la banda prohibida (3,26 eV frente a 1,12 eV), toleran 200 °C, conmutan a 2–3× la frecuencia y recortan la pérdida de conmutación ~50% — un armario más pequeño y fresco con margen para órdenes superiores. Esa es la dirección sobre la que está construida la plataforma AHF de BT de CHITEK.
Lista de despliegue ingenieril
- Mida en el PCC durante un ciclo de trabajo completo con un analizador de calidad de potencia.
- Instale el AHF en la fuente — en el alimentador que alimenta al conjunto no lineal.
- Audite las baterías de condensadores en busca de resonancia antes de la puesta en servicio.
- Dimensione según la TDD medida referida a la demanda máxima.
- Deje un margen (15–25%) para cargas añadidas.
Conclusión
El THDi es el número que indica si su barra está limpia o degradándose en silencio. Un AHF de baja tensión cancela la distorsión en la fuente — de forma medible, dentro de IEEE 519. Las plataformas AHF de BT de CHITEK se especifican con exactamente esta disciplina de «medir primero».
¿Qué THDi registra realmente su barra — y está por debajo del 5% en el PCC?