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CALIDAD DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA CALIDAD DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA Laboratorio 4 Laboratorio 4 “MEDICIÓN DE ARMÓNICOS” “MEDICIÓN DE ARMÓNICOS” INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE INTERIORES
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CALIDAD DE LA ENERGÍA ELÉCTRICACALIDAD DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
Laboratorio 4Laboratorio 4
“MEDICIÓN DE ARMÓNICOS”“MEDICIÓN DE ARMÓNICOS”
INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE INTERIORES
Laboratorio de Calidad de la Energía Eléctrica
“MEDICIÓN DE ARMÓNICOS”
OBJETIVOS:
1. Detectar armónicos con instrumentos de verdadero valor eficaz (TRUE RMS).
2. Medir los niveles de armónicos en un circuito con carga no lineal.
INTRODUCCIÓN TEÓRICA:
En redes trifásicas, los armónicos que hallamos con más frecuencia y por tanto, los más problemáticos, son los armónicos de rango impar.
Por encima del rango 50, las intensidades armónicas son reducidas y su medida no es significativa.
Una precisión de medida aceptable se obtiene al considerar los armónicos hasta el rango 30.
Los distribuidores de energía miden, generalmente, los armónicos de rango 3, 5, 7, 11 y 13.
La compensación de los armónicos hasta el rango 13 es imperativa y una buena compensación tendrá en cuenta los armónicos hasta el rango 25.
Cada aparato que causa armónicos tiene sus propias corrientes armónicas con amplitudes y desfases diferentes, valores muy importantes en el análisis de la distorsión armónica.
La distorsión armónica individual se define como el nivel de distorsión, en porcentaje, de orden h, con respecto a la fundamental.
El espectro en frecuencia es un método gráfico muy práctico que permite la representación de los armónicos que componen una señal periódica.
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Figura 1 Espectro en frecuencia.
El espectro es un histograma que indica la amplitud de cada armónico en función de su rango. Este tipo de representación también se denomina análisis espectral.
El espectro en frecuencia indica cuáles armónicos están presentes y su importancia relativa.
La tasa de distorsión armónica (THD):
Es un valor que refleja el nivel de distorsión en las ondas de tensión y corriente. La tasa de distorsión armónica es frecuentemente utilizada para definir la importancia del contenido armónico de una señal alternativa:
Donde: Vi = es el valor eficaz (rms) de la tensión armónica “i”. VN = es la tensión nominal del punto de medición.
La THDu proporciona información sobre fenómenos observados en una instalación:
Un valor THDu inferior a 5% se considera normal. No existe riesgo de mal funcionamiento en los equipos.
Un valor THDu comprendido entre 5 y 8% indica distorsión armónica significativa. Se pueden dar funcionamientos anómalos en los equipos.
Un valor THDu superior a 8% revela una distorsión armónica importante. Los funcionamientos anómalos en los equipos son probables. Un análisis profundo y un sistema de atenuación se hacen necesarios.
Para identificar la carga que causa la distorsión, la THD de corriente se debe medir a la entrada y en cada una de las salidas de los diferentes circuitos.
La THDi proporciona información sobre fenómenos observados en una instalación:
Un valor THDi inferior al 10% se considera normal. Prácticamente no existe riesgo de funcionamiento anómalo en los equipos.
Un valor THDi comprendido entre 10 y 50% revela una distorsión armónica significativa. Existe el riesgo que aumente la temperatura, los cables y las fuentes necesitan sobredimensionarse.
Un valor THDi superior al 50% revela una distorsión armónica importante. El funcionamiento anómalo de los equipos es probable. Un análisis profundo y un sistema de atenuación son necesarios.
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SEGURIDAD:
EQUIPOS Y MATERIALES:
Cantidad
Descripción Marca Modelo Observación
01Fuente de tensión AC variable
02 Multímetro digital Que no mida trms
02 Multímetro digital TRUE RMS01 Analizador de redes portátil01 Carga resistiva variable01 Diodo02 Lámpara ahorradora
Conductores de conexión
Figura 2 Analizador de redes.
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EN ESTE LABORATORIO SE TRABAJA CON TENSIONES PELIGROSAS. NO ENERGICE
SIN AUTORIZACION DEL PROFESOR.
LAS LÁMPARAS UTILIZADAS EN ESTAS EXPERINCIAS ESTARÁN CALIENTES AÚN DESPUÉS DE APAGAR LOS CIRCUITOS.
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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!
Figura 3 Mediciones de una carga lineal.
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.
UF (V) V1 (V) V2 (V) I1 (mA) I2 (mA)
20
40
60
80
100
120
Tabla 1 Valores eficaces y verdaderos valores eficaces de una carga lineal.
INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE INTERIORES
LLAME AL PROFESOR PARA QUE REVISE SU CIRCUITO.
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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!
Figura 4 Mediciones de una carga no lineal.
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)
20
40
60
80
100
120
Tabla 2 Valores eficaces y verdaderos valores eficaces de una carga no lineal.
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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!
Figura 5 Mediciones de una carga lineal.
Donde:V1 = Voltímetro digital (sólo mide valores eficaces).
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 I7 I11 I13
THD
U
THD
I
220
Tabla 3 Valores eficaces y verdaderos valores eficaces de una carga lineal.
3. Reduzca la tensión a cero volts y apague la fuente de tensión.
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LLAME AL PROFESOR PARA QUE REVISE SU CIRCUITO.
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ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS:
1.- ¿De los valores medidos en la tabla 1, existen diferencias, explique porqué?
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2.- ¿Calcule el THDu y THDi de la tabla 1 y justifique si representa algún problema para la instalación eléctrica?
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3.- ¿De los valores medidos en la tabla 2, existen diferencias, explique porqué?
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4.- ¿Calcule el THDu y THDi de la tabla 2 y justifique si representa algún problema para la instalación eléctrica?
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5.- 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.
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....................................................................................................................................................6.- Con los datos de la tabla 3, calcule el THDu y THDi con los armónicos de
orden 1, 3, ….13 y compárelo con los del instrumento.
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CONCLUSIONES:
Anote una conclusión por cada una de las experiencias realizadas.
A. Detección de armónicos:
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B. Medición de los niveles de armónicos:
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