Los armónicos del sistema de energía son los subproductos de los dispositivos electrónicos que ocurren cuando ciertos tipos están conectados a los sistemas de energía. Los dispositivos como las fuentes de alimentación ininterrumpida, las computadoras personales y los variadores de frecuencia crean armónicos en el sistema de energía cuando consumen energía en pulsos cortos en lugar de hacerlo de manera uniforme. Los efectos de estos armónicos dan como resultado voltajes distorsionados y problemas que afectan negativamente el rendimiento de los sistemas.
Las fuentes de suministro eléctrico tienen como objetivo entregar voltajes sinusoidales de manera consistente. Cuando se conectan a una fuente de alimentación cargas no lineales o cualquier dispositivo que utilice fuentes de conmutación de energía de estado sólido para transformar la corriente alterna en corriente continua, se generan armónicos en el sistema de energía. Una carga lineal tiene una relación de corriente continua en la que la potencia es proporcional al voltaje y ambas ondas tienen la misma forma. Las lámparas incandescentes, los motores y los calentadores son algunos ejemplos de cargas lineales.
Las cargas generadoras de corriente armónica no son lineales, donde las formas de onda de corriente y voltaje difieren entre sí en forma. Cuando tal carga consume energía, los voltajes armónicos son generados por la impedancia dentro del sistema. Los dispositivos ferromagnéticos, las unidades de iluminación de descarga y los dispositivos de arco son algunos ejemplos de cargas no lineales. Los efectos de los armónicos del sistema de energía pueden ser bastante severos dependiendo de la magnitud de la distorsión de voltaje.
En muchos sentidos, su efecto es comparable a cómo el estrés afecta negativamente al cuerpo humano. Los altos niveles de distorsión armónica pueden resultar en un funcionamiento esporádico del equipo, ineficiencias del sistema de energía e incluso paradas. Todo el sistema de distribución de servicios públicos y cualquier dispositivo conectado pueden verse afectados en varios niveles de varias formas. Por ejemplo, los armónicos del sistema eléctrico pueden reducir la vida útil de los condensadores o hacer que fallen o se rompan. Los componentes pueden dispararse, explotar o dañarse sin una causa discernible.
Las distorsiones de voltaje armónico hacen que los generadores funcionen de manera inestable y sobrecalienten los devanados de los transformadores. Los dispositivos como teléfonos y computadoras pueden fallar de manera intermitente o mostrar interferencia. Los usuarios pueden terminar con facturas de energía excesivas debido a que los medidores de servicios públicos registran incorrectamente las mediciones de energía.
Los técnicos utilizan muchos métodos para reducir los armónicos del sistema de energía, que van desde diseños más eficientes hasta el uso de transformadores de aislamiento y delta-delta. Con un mejor diseño, los armónicos pueden reducirse limitando las cargas no lineales a un cierto porcentaje de la capacidad de un transformador. Los transformadores delta-delta cambian las relaciones de fase utilizando varias técnicas, que también son beneficiosas. Los transformadores de aislamiento intentan resolver el problema aumentando y reduciendo el voltaje del sistema para que coincida.