¿Qué es la distorsión armónica total?
La distorsión armónica total (THD, por sus siglas en inglés) mide cuánto se aleja una señal periódica —una tensión, una corriente o una onda de audio— de una senoidal pura. Una senoidal perfecta concentra toda su energía en la frecuencia fundamental. Cualquier no linealidad (amplificadores, fuentes de alimentación, inversores o transformadores) genera componentes adicionales en múltiplos enteros de la fundamental, conocidos como armónicos. La THD expresa el tamaño conjunto de esos armónicos respecto a la fundamental mediante un único porcentaje. Cuanto menor es la THD, más limpia es la señal.
Cómo usar esta calculadora
Introduce la amplitud de la componente fundamental (V1) y las amplitudes de cada armónico que hayas medido (de V2 a V7). Las amplitudes pueden ser valores de pico o valores eficaces (RMS); basta con que seas coherente, ya que la THD es una relación y las unidades se cancelan. Deja a cero las casillas de los armónicos que no utilices. La calculadora te devuelve la THD en porcentaje, como relación simple y la magnitud RMS del conjunto de armónicos.
La fórmula explicada
La THD es la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de las amplitudes de los armónicos, dividida entre la amplitud de la fundamental:
$$\text{THD} = \frac{\sqrt{\text{V}_2^{2} + \text{V}_3^{2} + \text{V}_4^{2} + \text{V}_5^{2} + \text{V}_6^{2} + \text{V}_7^{2}}}{\left|\text{V}_1\right|} \times 100\%$$El término de la raíz cuadrada de la suma de cuadrados no es más que la combinación RMS de los armónicos. Al dividir entre V1, el resultado se normaliza para que no dependa del nivel global de la señal.
Ejemplo resuelto
Supongamos que \(\text{V}_1 = 10\), \(\text{V}_2 = 3\) y \(\text{V}_3 = 4\). El valor RMS de los armónicos es $$\sqrt{3^{2} + 4^{2}} = \sqrt{25} = 5.$$ Entonces, $$\text{THD} = \frac{5}{10} = 0{,}5,$$ es decir, un 50 %. Aunque cada armónico por separado parezca modesto, en conjunto dan lugar a una distorsión considerable.
Preguntas frecuentes
¿Debo usar amplitudes de pico o RMS? Cualquiera de las dos sirve, siempre que todos los valores sigan el mismo criterio; el resultado es una relación sin dimensiones.
¿Qué valor de THD se considera bueno? En audio, por debajo del 1 % suele ser inaudible; los equipos de alta fidelidad apuntan a menos del 0,1 %. En sistemas eléctricos de potencia, la THD de tensión suele limitarse en torno al 5 %.
¿Por qué se divide entre V1 y no entre la señal total? Esta es la definición del IEEE referida a la fundamental (THD-F). Algunas normas dividen en cambio entre el valor RMS total (THD-R); esta herramienta utiliza THD-F.
