Lab05-Armonicos

Electrónica de potencia CÓDIGO AE5010

LABORATORIO N° 05 Armónicos

“

”

1.Juan Yupanqui Quispe 2.Kevin Choque Chisi 3.Yeric Flores Ñaupa 4. 5.

Alumno (os):

Grupo Semestre

: :

Fecha de entrega

:

25

B

Profesor:

5

Ing. Jorge HUARCA 05

18

Hora:

Nota:

ELABORACION DE ATS :

ANALISIS DE TRABAJO SEGURO (ATS) A H

17

05

18

DIA

MES

AÑO

C

DOCENTE:

X

M IR F

TALLER

AMBIENTE

G5

SESION Nº

05 A

RI

RI A

A

EQUIPO DE TRABAJO

A

Yupanqui Quispe Juan Yeison (Apellidos y Nombres)

F

LABORATORIO A

Ing. Jorge HUARCA

ALUMNOS

E

Armónicos

TAREA:

M

M F

Choque Chisi Kevin

F M

M RI

RI F

Yeric Flores Ñaupa

F A

A RI

RI

M

M F

F

CARACTERISTICAS DE EQUIPOS Y HERRAMIENTAS ………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….…………. ………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….…………. ………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….…………. ………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….…………. ………….………….………….………….………….………….………….…………..………….………….………….…………. ………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….…………. ………….………….………….………….………….…………………………………………………………..……………….……

X

X

…….………….………….………….………….………………………………………………………………………………...

OTROS RIESGOS

PASOS DE LA TAREA

MEDIDAS DE CONTROL

(ESPECIFICAR PARA CADA CASO)

1 Indicaciones del docente 2 Recepción de la llave del modulo 3 Armado del circuito rectificador de media 4 5 6 7 8 9 0 1 2

onda Revisión del circuito montado Toma de datos del circuito montado Desmontaje del circuito de rectificador Montaje del circuito resistivo y diodo volante. Revisión del circuito Toma de datos del circuito montado Desmontaje dl circuito de TRIAC Devolución de la llave del modulo Orden y limpieza.

Distracciones X X X X X X

X X X X X X X X X

Prestar atención al docente encargado. Caminar por lugares seguras Armar ordenadamente sin saltarse los pasos

X

Pedir la revisión del docente antes de energizar el circuito. Tomar los datos adecuadas del circuito montado. Apagar primero para quitar las conexiones del circuito armado. Armar el circuito de forma ordenada. Pedir la revisión del docente antes de energizar el circuito. Registrar os datos comprendidos y adecuados. Apagar el circuito comunicando para desmontar Caminar por lugares seguras Dejar el área de trabajo limpio y ordenado.

ELECTRÓNICA ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Nro. DD-106 Página 1 / 32 Semestre: Grupo:

Armónicos

I. OBJETIVOS • • •

Reconocer los armónicos generados con diferentes circuitos. Implementar circuitos que me generen armónicos. Interpretar las gráficas obtenidas por los los instrumentos de medición.

II. EQUIPO Y MATERIALES A UTILIZAR     

Módulo de Electrónica de Potencia. Un multímetro digital. Software PHACON. Software FOURIER para análisis de Armónicos. Conectores.

Cajón ... A puentes U negras puentes U azules puentes U rojos puentes H negras bananas rojos bananas azules bananas negras Circuitos de conexión. Adaptador USB a RS-232 Cable USB (extensión) Cable RS-232 bananas color verde – amarillo

Cantidad 16 2

6 1 1 1 4

III. INTRODUCCIÓN TEÓRICA DISTORSION ARMONICA

El uso de equipo electrónico moderno ha cambiado nuestras vidas, proporcionándonos mayor comodidad y dependencia eléctrica, pero este hecho ha cambiado también la característica de la carga en las instalaciones modernas. Los equipos electrónicos han ganado el nombre de "Carga no lineal"; debido a su particular característica de consumir corriente no senoidal al aplicársele alimentación senoidal. Con lo cual se produce una distorsión de las señales de tensión y corriente a lo largo del sistema de distribución

Cajón ...B bananas color cafe bananas color negro bananas color verde bananas color plomo bananas color verde – amarillo bananas color azul bananas color rojo

Cantidad 4 23 4 4 10 10

Fusibles en buen estado Fusibles en mal estado

6 1

5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Armónicos


5

eléctrica. Produciendo algunos efectos adversos, como lo son:



Corrientes excedentes por el neutro.



Altos niveles voltaje de neutro a tierra.



Recalentamiento en transformadores.



Reducción en la capacidad de distribución



Penalización por bajo factor de potencia

El problema con cargas no lineales, es la forma no sinusoidal que la corriente adopta, producto de las diferentes ondas (múltiplos enteros de la fundamental), que a ella se suman y que son originadas por las cargas no lineales. Esta deformación de las señales de tensión y corriente se expresa usualmente en términos de "Distorsión Armónica".

La distorsión armónica describe la variación en estado estacionario o continuo en la forma de onda de la frecuencia fundamental. Para esta condición de estado estacionario las frecuencias son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Los síntomas típicos de problemas de armónicas incluyen disparo en falso de fusibles, disparos inexplicables de interruptores, sobrecalentamiento de transformadores y de motores, funcionamiento defectuoso de impulsores, relevadores, computadoras, etc.


Armónicos


5

IV. PROCEDIMIENTO PARTE 1: ANALISIS DE CARGA LINEAL 1.- Armar el circuito de carga lineal: =270 Ω, colocar una foto del armado.

2.- Utilizando el software Phacon visualice 2 graficas la tensión, corriente y potencia en la entrada y la tensión, corriente y potencia en la Salida. Transfiera la curva a las rejillas.

3.- Utilizando el software de Fourier, determine los armónicos en la corriente de entrada y corriente de salida hasta la 10ma armónica (Espectro y Tabla):


Semestre: Grupo:

Armónicos Corriente de entrada

A

Nro. DD-106 Página 4 / 32

B

0

-0.00569063

1

0.0174502

0.205698

2

0.00266897

0.00205414

3

0.00286466

-0.000406756

4

-0.00185312

-0.000395775

5

-0.00614928

-0.00893246

6

-0.00061822

-0.00117684

7

-0.00232788

0.00409378

8

-0.000509389

-0.000447019

9

7.48167e-005

0.00106522

10

-0.00137964

0.000449478

5


Semestre: Grupo:

Armónicos Corriente de salida

A


B

0

0.00726917

1

0.015034

0.208566

2

-0.000167029

0.00217114

3

0.00242426

0.000350793

4

0.00167945

0.000573086

5

-0.00566742

-0.00806752

6

0.000480246

0.000811948

7

-0.00206729

0.00496612

8

-0.00132281

0.000210758

9

0.000918772

0.000643517

10

-0.000918772

0.000799615

5


Armónicos


5

4.- Reconstruya la señal con los armónicos:

5.- ¿Qué armónico provoca mayor efecto?

* El armónico número 5.

6.- Explique porque aparecen estos armónicos en la gráfica.

Aparecen porque existe una distorsión armónica se caracteriza por distorsionar la forma de onda de voltaje y de corriente de alimentación de los equipos ya que se puede apreciar que la onda no es perfectamente senoidal.


Armónicos


5

PARTE 2: ANALISIS DE RECTIFICADOR NO CONTROLADO MONOFASICO DE MEDIA ONDA CON CARGA RESISTIVA El circuito rectificador de media onda con una carga resistiva, la tensión continua generada tiene un alto componente de tensión de rizado (alto factor de rizo), debido a que según la dirección de conmutación del diodo- solamente el semiciclo positivo o negativo se transfiere al lado de tensión continua. 1.- Armar el circuito de rectificador de media onda con una carga: =270 Ω, colocar una foto del armado. 2.- Utilizando el software Phacon visualice 2 graficas la tensión, corriente y potencia en la entrada y la tensión, corriente y potencia en la Salida. Adjunte imagen.



Semestre: Grupo:


A


B

0

0.0579852

1

0.0105792

0.10148

2

-0.0451828

0.00555492

3

-0.000849099

0.000103563

4

-0.0126628

0.00654627

5

-0.0036938

-0.00224434

6

0.00129455

0.000980297

7

0.000351014

0.00226458

8

-0.00232906

-0.000453716

9

0.000796598

-0.000716561

10

-0.00304362

9.68769e-005

5


Semestre: Grupo:


A


B

0

0.0734042

1

0.00738501

0.102529

2

-0.0458184

0.00629687

3

0.000239455

-0.00201564

4

-0.0105866

0.00446664

5

-0.00325745

-0.00473557

6

0.000349957

0.00134919

7

-0.000872995

0.00189078

8

-0.00357881

-0.000814733

9

-0.000865289

7.79984e-006

10

-0.00197461

0.00021596

5


Armónicos


5


5.- ¿Qué armónico presumen mayor efecto?

* El armónico 2 6.- Explique porque aparecen estos armónicos en la gráfica.

Se debe a que en esta ocasión se agregaron a la conexión cargas no lineales tales como la resistencia. Asi mismo la onda no es completamente senoidal.


Armónicos


5

PARTE 3: ANALISIS DE RECTIFICADOR NO CONTROLADO MONOFASICO DE MEDIA ONDA CON CARGA INDUCTIVA 1.- Armar el circuito de rectificador de media onda con una carga: =270 Ω y L=0.3H, colocar una foto del armado. 2.- Utilizando el software Phacon visualice 2 graficas la tensión, corriente y potencia en la entrada y la tensión, corriente y potencia en la Salida. Transfiera la curva a las rejillas.

3.- Utilizando el software de Fourier, determine los armónicos en la corriente de entrada y corriente de salida hasta la 10ma armónica(Espectro y Tabla):


Semestre: Grupo:


A


B

0

0.0548513

1

-0.0167263

0.0921124

2

-0.0340614

-0.0182083

3

0.000243382

0.00196022

4

-0.00804095

-0.00236741

5

-0.0014884

0.0013827

6

0.00179841

0.000771075

7

5.87831e-005

0.00250938

8

0.000731025

-0.00257696

9

-0.000233404

-0.00034964

10

-0.0001332623

-0.000692515

5


Semestre: Grupo:


A


B

0

0.068386

1

-0.0187314

0.0924167

2

-0.0358162

-0.0172126

3

0.00187846

0.0011209

4

-0.00703003

-0.00490673

5

0.000308208

-0.00200293

6

0.000134317

-0.000718702

7

-0.00116296

0.00120206

8

-0.000902124

-0.00140532

9

-0.000726626

0.00145668

10

0.000631549

-0.000544553

5


Armónicos


5



* El armónico numero 2 6.- Explique porque aparecen estos armónicos en la gráfica.

Se debe fundamentalmente a la conexión de cargas no lineales en el sistema. Así mismo la onda de voltaje tanto para la entrada y salida no son iguales (no son perfectamente senoidal).


Armónicos


5

PARTE 4: ANALISIS DE RECTIFICADOR NO CONTROLADO MONOFASICO DE ONDA COMPLETA CON CARGA INDUCTIVA 1.- Armar el circuito de rectificador de media onda con una carga: =270 Ω y L=0.3H, colocar una foto del armado. 2.- Utilizando el software Phacon visualice 2 graficas la tensión, corriente y potencia en la entrada y la tensión, corriente y potencia en la Salida. Transfiera la curva a las rejillas.



Semestre: Grupo:


A


B

0

-0.00569377

1

-0.024053

0.183411

2

-4.70291e-005

0.000913923

3

0.0126043

0.00772057

4

-0.000941217

-8.08938e-005

5

0.00909337

0.00217961

6

-0.000163639

0.000524447

7

0.0034335

0.00575837

8

-0.000498211

-0.000634751

9

0.00505095

0.00413155

10

0.0011059

0.00166754

5


Semestre: Grupo:


A


B

0

0.131426

1

0.00160765

-0.000582856

2

-0.0656117

-0.0281389

3

7.88766e-005

-0.000212295

4

-0.0127439

-0.00634104

5

-0.000655997

-0.000205095

6

-0.00134906

0.00130336

7

6.12828e-005

0.00110946

8

0.00121425

-0.0013609

9

0.000260073

0.000305705

10

-0.00178847

-0.000835854

5


Armónicos


5



El armónico numero 2 6.- Explique porque aparecen estos armónicos en la gráfica.

Debido a que el sistema presenta cargas no lineales que a pesar de ser alimentadas con una tensión sinusoidal absorben una intensidad no sinusoidal, pudiendo estar la corriente desfasada un ángulo θ respecto a la tensión.

Así mismo la forma de onda de voltaje y corriente tanto para la entrada y salida son diferentes.


Armónicos


5

PARTE 5: ANALISIS DE RECTIFICADOR NO CONTROLADO TRIFASICO DE 6 PULSOS CON CARGA INDUCTIVA 1.- Armar el circuito de rectificador de media onda con una carga: =270 Ω y L=0.3H, colocar una foto del armado. 2.- Utilizando el software Phacon visualice 2 graficas la tensión, corriente y potencia en la entrada y la tensión, corriente y potencia en la Salida. Transfiera la curva a las rejillas.



Semestre: Grupo:


A


B

0

-0.00695187

1

-0.182863

0.321007

2

-0.00409105

0.000733473

3

-0.000253207

0.000397162

4

-0.00211765

-0.00214802

5

0.0376573

0.0711642

6

-0.000375368

0.00205837

7

-0.0113107

0.0470609

8

-0.00207477

-5.8384e-005

9

0.00132294

4.93116e-005

10

-0.00103416

-0.000678485

5


Semestre: Grupo:


A


B

0

0.355446

1

0.00139194

0.000937355

2

0.00231802

5.03603e-005

3

-9.38283e-005

0.000284009

4

-0.000814378

-0.00112794

5

-0.000642724

-9.32878e-005

6

-0.00885599

-0.0135243

7

-3.15071e-005

-0.00134728

8

-0.00117455

-0.00147965

9

-0.000215902

-2.04277e-005

10

-0.00086834

1.87528e-005

5


Armónicos


5



* El numero 6 6.- Explique porque aparecen estos armónicos en la gráfica.


Así mismo la forma de onda de voltaje y corriente tanto para la entrada y salida son diferentes.


Armónicos


5

PARTE 6: ANALISIS DE CONTROL DE FASE DE TRIAC CON CARGA INDUCTIVA 1.- Armar el circuito de rectificador de media onda con una carga: =270 Ω, colocar una foto del armado.

2.- Utilizando el software Phacon visualice 2 graficas la tensión, corriente y potencia en la entrada y la tensión, corriente y potencia en la Salida. Transfiera la curva a las rejillas.



Semestre: Grupo:


A


B

0

-0.00624309

1

-0.073741

0.0709358

2

0.000207318

-0.00255483

3

0.0381208

0.0350493

4

0.0012247

0.000711938

5

-0.00363686

-0.00989468

6

-0.000224312

-0.00100147

7

0.00225633

0.00863234

8

0.000642575

0.000731202

9

-0.00226632

-0.0027832

10

0.000251281

0.00083473

5


Semestre: Grupo:


A


B

0

0.00686167

1

-0.0741727

0.0731232

2

-0.0014565

0.00130289

3

0.0406177

0.0342617

4

-0.00203098

0.00156437

5

-0.00568552

-0.00983446

6

0.000805737

-0.00114146

7

0.00171578

0.00776478

8

-0.000185283

-0.00068892

9

-0.00222323

-0.00183097

10

-0.00122372

-0.00105714

5


Armónicos


5



* En el armónico 3 6.- Explique porque aparecen estos armónicos en la gráfica.



Armónicos


5

V. OBSERVACIONES. (si las hubiere)

En el módulo del laboratorio al momento de trabajar con una tensión trifásica es importante que solo se suministre tensión por un periodo corto ya que la capacidad de los fusibles no está diseñada para dicha tensión CONCLUSIONES. (Mínimo dos conclusiones por integrante)

La aparición de corrientes y/o tensiones armónicas en el sistema eléctrico crea problemas tales como, el aumento de pérdidas de potencia activa, sobretensiones ,etc. Los armónicos se generan a partir de distorsiones que se producen en la red por diversos factores. En el módulo del laboratorio al momento de trabajar con una tensión trifásica es importante que solo se suministre tensión por un periodo corto ya que la capacidad de los fusibles no está diseñada para dicha tensión Las cargas no lineales son la principal causa de que aparezcan los armónicos en sistema. Un armónico de orden 3 tiene una frecuencia 3 veces superior a la fundamental. Un armónico se caracteriza más por la amplitud que presenta y su orden que es referente a su frecuencia. La mayoría de los sistemas eléctricos presentan una cierta perturbación en sus equipos en buen o mal estado respecto a la aparición de los armónicos.

INVESTIGACIÓN Tema: Calidad de la energía eléctrica .


Armónicos


5

CALIDAD DE ENERGIA ELECTRICA La calidad de la energía eléctrica puede definirse como una ausencia de interrupciones, sobre tensiones y deformaciones producidas por armónicas en la red y variaciones de voltaje RMS suministrado al usuario; esto referido a la estabilidad del voltaje, la frecuencia y la continuidad del servicio eléctrico. Los parámetros de calidad de energía definidos por la norma técnica de calidad, son los siguientes: Tensión: las tolerancias admitidas sobre las tensiones nominales de los puntos de entrega, en todas las etapas y de todos los niveles de tensión, es de hasta el 5% de las tensiones nominales de tales puntos. Perturbaciones: Tensiones armónicas Frecuencia Distorsión armónica

  

NORMATIVA: 







Según la región, zona geográfica o sistema de distribución, se suelen aplicar distintas normativas. En Europa es de obligado cumplimiento la EN50160, normativa que regula la calidad de suministro eléctrico en todo el territorio europeo. En los países anglosajones, las normativas a aplicar son la IEEE 1159 y en materia de armónicos las G5/4. La energía eléctrica al ser un bien de consumo, debe mantener una determinada calidad, ya que de lo contrario, afectaría a todos los equipamientos que dependieran de un modo directo o indirecto de ésta. En Materia de armónicos, también existen regulaciones al respecto, no pudiendo excederse los límites marcados por cada normativa. En el caso de muchos equipamientos electrónicos o eléctricos es de obligado cumplimiento, que éstos se adapten y cumplan con una serie de normativas para no perturbar la red eléctrica a la que están conectados.

DONDE PUEDE ORIGINARSE LA MALA CALIDAD DE ENERGIA. Tienen dos tipos de orígenes, los externos y los internos al Sistema Eléctrico. Los disturbios de origen externos son los producidos por las descargas atmosféricas (rayos) en las líneas eléctricas, contactos incidentales e ntre dos líneas eléctricas principalmente. Los de origen internos son producidos por la operación de dispositivos de desconexión, conmutación electrónica(drive´s, PLC´s, computadoras, etc.), arranque de motores, entre otros



Semestre: Grupo:

Armónicos

5

Problemas que genera la mala calidad de energía    





Generación de corrientes armónicas. Fugas de corriente en la red de tierra. Variaciones de voltaje. Estos fenómenos técnicos

ocurren

por

dos

 

El cliente: Especificaciones deficientes de los productos de conversión de energía. Grado y aplicación incorrectos. Calibraciones incorrecto.

Imperfecciones en el suministro eléctrico:   

principalmente:

La instalación de equipo electrónico en un ambiente determinado sin haber hecho las modificaciones necesarias en la instalación eléctrica, de tal manera que no hay un equilibrio entre el consumo de energía y la instalación que soporta este consumo. La construcción de edificaciones sin el conocimiento de la carga eléctrica que se requerirá.

¿Qué causa los disturbios eléctricos?



razones

Condensadores para la corrección del factor de potencia. Accidentes en líneas de suministro y equipos distribuidores de electricidad. Reconexiones y maniobras para eliminar falla.




Armónicos


5

Clima.

SENSIBILIDAD DE LAS CARGAS: Todas las cargas son diferentes y son sensibles a los impulsos y distorsiones Son sensibles a caídas y aumentos momentáneos de voltaje o reducciones planificadas de tensión

sensibles a la interrupción del suministro


Armónicos

OPCIONES PARA SOLUCIONAR LOS PROBLEMAS DE CALIDAD DE ENERGIA Estudio de la calidad de la energía

Informes estadísticos


5

Lab05-Armonicos

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