Informe de Armónicos Lab. de Medidas Electricas 5
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LABORATORIO DE MEDIDAS ELÉCTRICAS INTRODUCCIÓN El grupo tiene a presentar un informe acerca del tema titulado “medición y análisis de armónicos en sistemas eléctricos industriales “trabajado en el laboratorio de electrotecnia, del instituto tecnológico Tecsup, con ayuda del profesor Roger Oblitas. En el mencionado informe, se presentara el desarrollo de este laboratorio. Este experimento tiene como principal objetivo detectar armónicos con instrumentos de verdadero valor eficaz (true rms). Del mismo modo, explicaremos el procedimiento que se ha seguido y los resultados obtenidos al final de la experiencia. El presente trabajo se ha realizado con mucha dedicación, consultando diferente fuentes bibliográficas para profundizar más del tema.
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MEDIDAS ELÉCTRICAS
Transcript of Informe de Armónicos Lab. de Medidas Electricas 5
LABORATORIO DE MEDIDAS ELÉCTRICAS
INTRODUCCIÓN
El grupo tiene a presentar un informe acerca del tema titulado “medición y
análisis de armónicos en sistemas eléctricos industriales “trabajado en el
laboratorio de electrotecnia, del instituto tecnológico Tecsup, con ayuda del
profesor Roger Oblitas. En el mencionado informe, se presentara el desarrollo
de este laboratorio.
Este experimento tiene como principal objetivo detectar armónicos con
instrumentos de verdadero valor eficaz (true rms).
Del mismo modo, explicaremos el procedimiento que se ha seguido y los
resultados obtenidos al final de la experiencia.
El presente trabajo se ha realizado con mucha dedicación, consultando
diferente fuentes bibliográficas para profundizar más del tema.
LABORATORIO DE MEDIDAS ELÉCTRICAS
“MEDICIÓN Y ANÁLISIS DE ARMÓNICOS EN SISTEMAS
ELÉCTRICOS INDUSTRIALES”
1. OBJETIVOS
Detectar armónicos con instrumentos de verdadero valor eficaz (TRUE RMS).
Medir los niveles de armónicos en un circuito con carga no lineal,
utilizando un analizador de redes.
Utilizar las series de Fourier en el análisis de los sistemas eléctricos,
determinando la distorsión total armónica (THD).
Proponer soluciones a la presencia de armónicos en un circuito.
2. MARCO TEORICO
Marco teórico:
Los armónicos son distorsiones de las ondas sinusoidales de tensión y/o corriente
de los sistemas eléctricos, debido al uso de cargas con impedancia no lineal, a
materiales ferromagnéticos, y en general al uso de equipos que necesiten realizar
conmutaciones en su operación normal.
fig. 1 fig. 2
LABORATORIO DE MEDIDAS ELÉCTRICAS
Trayectoria De Los Armónicos
Toda corriente eléctrica fluye por donde se le presenta menor resistencia a su
paso. Por esta razón las corrientes armónicas siguen trayectorias distintas, pues
se tiene que las impedancias de los sistemas varían según la frecuencia. Donde
se tiene que la reactancia inductiva se incrementa con la frecuencia y la
resistencia se incrementa en menor medida, mientras que la reactancia
capacitiva disminuye con la frecuencia. Así las armónicas fluyen hacia donde se
le presenta menos resistencia a su paso.
Teoría De Los Armónicos
Cualquier onda no senoidal puede ser representada como la suma de ondas
senoidales (armónicos) teniendo en cuenta que su frecuencia corresponde a un
múltiplo de la frecuencia fundamental (en el caso de la red = 50 o 60Hz), según
la relación:
Dónde:
V0 = Valor medio de v(t) (onda en estudio).
V1 = Amplitud de la fundamental de v(t).
Vk = Amplitud del armónico de orden k de v(t)
fig. 3
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Valor eficaz (RMS):
Se llama valor eficaz de una corriente alterna, al valor que tendría una corriente continua
que produjera la misma potencia que dicha corriente alterna, al aplicarla sobre una
misma resistencia. El valor eficaz (RMS) también se define como la relación entre el
área que forma un semi-ciclo de onda con el eje horizontal y su semi-periodo.
.Tabla de valores eficaces más utilizados.
fig. 4
fig. 5
LABORATORIO DE MEDIDAS ELÉCTRICAS
3. EQUIPOS Y MATERIALES
CANTIDAD
DESCRIPCIÓN
MARCA
OBSERVACIÓN
01 Fuente de tensión AC variable LAB -VOLT
01 Tarjeta de adquisición de datos LAB -VOLT Que no mida true(rms)
02 Multímetro digital TRUE RMS
01 Analizador de redes portátil
01 Lámpara incandescente 100 W c/u
01 Diodo
01 Lámpara ahorradora
18 Conductores de conexión
4. PROCEDIMIENTO
A. DETECCIÓN DE ARMÓNICOS
1. Arme el circuito mostrado en la figura, utilizando los voltímetros y amperímetros
con las escalas apropiadas ¡NO ENERGICE EL CIRCUITO!
Lámpara ahorradora 220 v
A
V
LABORATORIO DE MEDIDAS ELÉCTRICAS
Donde:
V1 = Voltímetro digital (sólo mide valores eficaces).
V2 = Voltímetro digital de verdadero valor eficaz (TRUE RMS).
A1 = Amperímetro digital (sólo mide valores eficaces)
A2 = Amperímetro digital de verdadero valor eficaz (TRUE RMS
2. Encienda la fuente de tensión alterna y regúlela a los valores indicados en la
primera columna de la tabla 1 (utilizando al voltímetro V1); para cada valor de
tensión, anote las lecturas de los instrumentos en los casilleros
correspondientes
3. Reduzca la tensión a cero volts y apague la fuente de tensión.
4. Arme el circuito mostrado en la figura, utilizando los voltímetros y
amperímetros con las escalas apropiadas ¡NO ENERGICE EL CIRCUITO!
UF (V) V1 (V) V2 (V) I1 (mA) I2 (mA)
True RMS Tarjeta de
adquisición de
datos
True RMS Tarjeta de
adquisición de
datos
180
180.1 V
177.6 V
150 mA
140 mA
200
200.1 V
198.3 V
170 mA
145 mA
220
220.4 V
219 V
190 mA
149 mA
Tabla .N°1
LABORATORIO DE MEDIDAS ELÉCTRICAS
Donde:
V1 = Voltímetro digital (sólo mide valores eficaces).
V2 = Voltímetro digital de verdadero valor eficaz (TRUE RMS).
A1 = Amperímetro digital (sólo mide valores eficaces).
A2 = Amperímetro digital de verdadero valor eficaz (TRUE RMS).
5. Encienda la fuente de tensión alterna y regúlela a los valores indicados en la
primera columna de la tabla 2 (utilizando al voltímetro V1); para cada valor de
tensión, anote las lecturas de los instrumentos en los casilleros
correspondientes.
UF (V) V1 (V) V2 (V) I1 (mA) I2 (mA)
True RMS Tarjeta de
adquisición de
datos
True RMS Tarjeta de
adquisición de
datos
180
180.2 V
179.4 V
151.1 mA
162 mA
200
200.1 V
198.3 V
168.2 mA
164 mA
220
220V
216.4V
161.4mA
171mA
A A
V Lámpara ahorradora 220 v
Diodo
Tabla .N°2
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6. Reduzca la tensión a cero volts y apague la fuente de tensión.
B. MEDICIÓN DE LOS NIVELES DE ARMÓNICOS
1. Arme el circuito mostrado en la figura, utilizando un voltímetro (que no
sea de verdadero valor eficaz) y el analizador de redes. ¡NO ENERGICE EL
CIRCUITO!
2. Encienda la fuente de tensión alterna y regúlela a 220 V, anote los valores
solicitados en la tabla 3, que los obtiene del analizador de redes.
UF (V) U1 U3 U5 U7 U11 U13 I1 I3 I5
220 V 219.8 v 0.3 3.1 1.3 0.5 0.3 100 89.6 70.1
I7 I11 I13 THDU THDI
47.5 17.1 16 3.5 135.2
Corriente: 93.5 mA Tabla .N°3
LABORATORIO DE MEDIDAS ELÉCTRICAS
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS:
1. De los valores medidos en la tabla 1, ¿existen diferencias? Explique por
qué.
Si los valores obtenidos en el multímetro TRUE RMS son más exactos porque
te saca un valor a base de un promedio de picos que se generan en la gráfica,
la diferencia de los datos en la tabla N° 1 es mínima.
2. De los valores medidos en la tabla 2, ¿existen diferencias? Explique por
qué.
En tabla N° 2 si existe una diferencia y una aun mayor debido a que se trabajó
con dos fuentes no lineales como el foco ahorrador y el diodo, por lo que
genero más armónicos. En el multímetro True RMS. Te resaltaba los valores
por promedio.
3. Proponga soluciones al problema de los armónicos en un sistema
eléctrico.
Para solucionar un problema de armónicos los filtros son una solución efectiva
en aquellas ocasiones en las que el recableado es muy caro o dificultoso. Se
utilizan para bloquear o atrapar las corrientes perjudiciales, disminuyendo las
cargas armónicas del cableado. Y sus características del filtro deben ser
cuidadosamente diseñadas para la instalación dada.
4. De la experiencia con el analizador de redes ¿Cuál o cuáles fueron los
armónicos más significativos? A partir de cuál orden los armónicos dejan
de tener significancia.
En el experimento tercero al observar las diferencias de los picos, y armónicos
de la gráfica se determinó que al medir solo con la lámpara ahorradora se
generan menos armónico, a diferencia de la lámpara con el diodo, y después se
probó con una lámpara incandescente y en la gráfica no se mostraba ningún
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armónico en gran tamaño, esto se da debido a que la lámpara incandescente no
presenta cargas lineales, mejor dicho no es un circuito electrónico.
5. CONCLUSIONES
Se determinó que el multímetro TRUE RMS calcula los valores a base de
un promedio de picos que se generan en la gráfica, a diferencia de un
multímetro común.
En el experimento N° 2 se trabajó con un diodo y la lámpara ahorradora
por lo cual se determinó al unirse dos cargas no lineales generan más
armónicos.
En el experimento N° 3 al observar las gráficas generada por armónicos
se determina que solo en los números impares se incrementa la
distorsión y por lo tanto es más elevado el armónico, mientras que los
pares es casi cero.
6. ANEXOS.
EXPERIMENTO N° 1
LABORATORIO DE MEDIDAS ELÉCTRICAS
EXPERIMENTO N° 2
PROCESO
