Laboratorio de Calidad de Energía Eléctrica
LABORATORIO N° 1 PARÁMETROS DE LA CALIDAD DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA EN CARGAS LINEALES OBJETIVOS:
Medición de los parámetros de la calidad de la energía eléctrica en cargas lineales. lineales. Análisis de espectros de armónicos. Análisis de formas de onda.
EQUIPOS A UTILIZAR -
Fuente de tensión variable. 1 Adquisidor de Datos 1 Multimetro digital 1 Motor AC. Cargas resistivas variables (carga lineal) Cargas capacitivas variables (carga lineal) Lámparas incandescentes
PROCEDIMIENTO 1ra Parte – Medición de armónicos armónicos de tensión tensión de la red red eléctrica. Para determinar los armónicos de tensión existentes de la red instalaremos el Adquisidor de datos de tal manera de censar la tensión (en vació) de la red eléctrica. Esto nos perm itirá conocer el nivel de distorsión existente en la red.
Medición de la tensión de la red (Tensión en Vacio): Registre el valor del THD de tensión y las armónicas individuales para un nivel de tensión de 110V. Fije los bornes en la salida fija de 110V de la fuente de tensión.
Orden de Armónico “h “h ” 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Tensión Armónica “Vh “ Vh”” (V)
Porcentaje % Vh/V1
109.5 0 0.3 0 1.9 0 1.3 0 0 0 0.3 0 0.3 0 0
100.0 0.0 0.3 0.0 1.7 0.0 1.2 0.0 0.0 0.0 0.3 0.0 0.3 0.0 0.0 0.0% 2.2% 2.2%
THD de armónicas pares THD de armónicas impares THD de armónicas totales
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¿Qué representa el THD?: El THD (Total Harmonic Distorsion), es el factor de medición que indica el grado de distorsión de una señal respecto a su fundamental cuya representación matemática se puede definir como:
√ ∑ℎ= ℎ. . -
S = Señal (V, I)
Se debe indicar que las distorsiones de una señal sinuosidad son usualmente múltiplos de la frecuencia de la señal fundamental (para el caso nacional la 3° a 180 Hz, 5° a 300 Hz), por otro lado existen señales que no serían múltiplos de la frecuencia fundamental, y que se pueden clasificar como Inter armónicas.
1.a ¿Cuál es la armónica más representativa y por qué tiene mayor presencia? Del laboratorio se apreció que las armónicas pares son muy cercanas cero, esto se debe principalmente a la mayor simetría de estas señales respecto a la fundamental. De la prueba se apreció que después de la fundamental la armónica de mayor presencia es la 5°, que se pueden originar principalmente por las lamparas fluorescentes y los rectificadores de los equipos electrónicos, monofásicos de 4 pulsos (42% de 3° y 25% de 5°) y trifásicos de 6 pulsos (20% de 5° y 14.3% de 7°).
2da Parte – Reconocimiento de una carga lineal Configure el siguiente circuito y utilice como cargas “Z(Ω)”, lo siguiente: -
Primer caso Segundo caso Tercer caso Cuarto caso Quinto caso
: Carga resistiva entre 300Ω ó 600 Ω : Carga capacitiva con una impedancia entre 300 Ω ó 600 Ω : Carga inductiva con una impedancia entre 300 Ω ó 600 Ω : Lámparas de 100W incandescentes : Un motor de 1/4HP con carga o sin carga.
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Para cada caso, determiner la distorsión de tensión y corriente.
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Resultado de la distorsión Usando la fuente variable, fijar la tensión para 110V y completar la siguiente tabla:
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Registre las armónicas individuales de tensión en %
Armónica de Tensión “h”
Vh (%) Carga Resistiva R=________ Ω
Carga Capacitiva XC=________ Ω
Carga Inductiva XL=________ Ω
Lámpara de100W
Motor de ¼ HP
Lampara Florecente
1
100
100
100
100
100
100
2
0
0
0
0
0
0
3
0.2
0.3
0.3
0.3
0.2
0.6
4
0
0
0
0
0
0
5
1.8
1.9
1.7
1.7
1.9
1.2
6
0
0
0
0
0
0
7
1.3
1.4
1.4
1.2
1.1
1.7
8
0
0
0
0
0
0
9
0
0
0.1
0.1
0
0.4
10
0
0
0
0
0
0
11
0.4
0.4
0.3
0.5
0.3
0.5
12
0
0
0
0
0
0
13
0.4
0.5
0.4
0.4
0.3
0.4
THD-V (%)
2.3%
2.5%
2.3%
2.2%
2.2%
2.3%
Profesor: M.Sc.Ing. Oscar Peña
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Registre las armónicas individuales de corriente en %
Ih (%) Carga Resistiva Corriente “h” R=________ Ω Armónica de
Carga Capacitiva XC=________ Ω
Carga Inductiva XL=________ Ω
Lámpara de100W
Motor de ¼ HP
Lampara Florecente
1
100
100
100
100
100
100
2
0
0
0
0.1
0.3
0.2
3
0.5
1.5
0.3
0.2
0.8
92
4
0
0.1
0
0
0
0.4
5
1.6
8.8
0.4
1.8
3.4
70.7
6
0.1
0.1
0
0
0.1
0.6
7
1.1
8.6
0
1.2
1.4
54.8
8
0
0.3
0
0
0
0.8
9
0.8
2.9
0
0.1
0.1
42.9
10
0
0.2
0
0
0
1.2
11
0.4
3.5
0
0.4
0.3
26.2
12
0
0.2
0
0
0
1.6
13
0.2
0.5
0.1
0.5
0.2
8.9
THD-I (%)
2.2%
13.2%
0.5%
2.3%
3.8%
138.1%
Analise las formas de onda de corriente de cada caso. Realice una gráfica de los espectros de Fourier registrados (en EXCEL) considerando las cinco cargas analizadas.
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Registre las armónicas individuales de corriente en %
Ih (%) Carga Resistiva Corriente “h” R=________ Ω Armónica de
Carga Capacitiva XC=________ Ω
Carga Inductiva XL=________ Ω
Lámpara de100W
Motor de ¼ HP
Lampara Florecente
1
100
100
100
100
100
100
2
0
0
0
0.1
0.3
0.2
3
0.5
1.5
0.3
0.2
0.8
92
4
0
0.1
0
0
0
0.4
5
1.6
8.8
0.4
1.8
3.4
70.7
6
0.1
0.1
0
0
0.1
0.6
7
1.1
8.6
0
1.2
1.4
54.8
8
0
0.3
0
0
0
0.8
9
0.8
2.9
0
0.1
0.1
42.9
10
0
0.2
0
0
0
1.2
11
0.4
3.5
0
0.4
0.3
26.2
12
0
0.2
0
0
0
1.6
13
0.2
0.5
0.1
0.5
0.2
8.9
THD-I (%)
2.2%
13.2%
0.5%
2.3%
3.8%
138.1%
Analise las formas de onda de corriente de cada caso. Realice una gráfica de los espectros de Fourier registrados (en EXCEL) considerando las cinco cargas analizadas.
Profesor: M.Sc.Ing. Oscar Peña
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2.a ¿Por qué se observan armónicas de corriente si la carga resistencia es una carga lineal? Esto se debe a las armónicas son propias de l a tensión, las cuales se reflejan en las corrientes que pasan por el resistor, esto se corrobora en la m edición, ya que el THDv de 2.3% (tensión) y el THDi es 2.2% (corriente) son casi los mismos, se puede aclarar que la diferencia se debe a que los THD no fueron medidos al mismo tiempo.
3.a ¿Por qué se amplifican las corrientes armónicas en el condensador? Esto se debe a que a medida que se incrementa la frecuencia disminuye considerablemente la reactancia capacitiva “Xc”, lo que genera la amplificación de las corrientes de frecuencia superiores o armónica; dicha amplificación se aprecia en las mediciones, ya que el THDv es de 2.5% (tensión) y el THDi es de 13.2% (corriente), la reactancia capacitiva “Xc” tiene la siguiente característica.
1 2
f = frecuencia, C=Capacitancia
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2.a ¿Por qué se observan armónicas de corriente si la carga resistencia es una carga lineal? Esto se debe a las armónicas son propias de l a tensión, las cuales se reflejan en las corrientes que pasan por el resistor, esto se corrobora en la m edición, ya que el THDv de 2.3% (tensión) y el THDi es 2.2% (corriente) son casi los mismos, se puede aclarar que la diferencia se debe a que los THD no fueron medidos al mismo tiempo.
3.a ¿Por qué se amplifican las corrientes armónicas en el condensador? Esto se debe a que a medida que se incrementa la frecuencia disminuye considerablemente la reactancia capacitiva “Xc”, lo que genera la amplificación de las corrientes de frecuencia superiores o armónica; dicha amplificación se aprecia en las mediciones, ya que el THDv es de 2.5% (tensión) y el THDi es de 13.2% (corriente), la reactancia capacitiva “Xc” tiene la siguiente característica.
1 2 -
f = frecuencia, C=Capacitancia
Por otra parte, las reactancias inductivas atenúan los armónicos ya que la reactancia incrementa a medida que se incrementa la frecuencia, reduciendo las corrientes armónicas.
2 -
f = frecuencia, L=Inductancia
4.a ¿La distorsión de tensión cambió en algún caso? ¿Por qué? No, debido a las bajas corrientes (potencia) de las cargas probadas en comparación a la potencia nominal del transformador. Esto se puede deducir ya que potencia medida en todos los casos es mucho menor a la potencia de corto circuito del equipo suministrador.
5.a Presente el espectro de Fourier obtenido en Excel de cada caso analizado. Carga I Carga II Carga III Carga IV Carga V Carga VI
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Comentarios, Aportes y Conclusiones Escribir comentarios y conclusiones de cada uno de los participantes. Asimismo, su aporte a la experiencia la cual es muy valiosa para mejorar el laboratorio realizado.
Actualmente los armónicos están presentes en todas las redes eléctricas, esto se debe al gran incremento de los equipos electrónicos que modifican las ondas con las cuales se suministran las cargas. Se pudo comprobar que es mucho más sensible las distorsiones de corriente las cuales pueden ser amplificadas por las cargas capacitivas.
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PARTICIPANTES:
Nombre
Firma
1
Consolacion Mishti Ricardo
2
Cárdenas Javier Romel Angel
3
Rojas Huaynalaya Kreyder Romario
4 5
CALIFICACIÓN:
profesor :
Fecha:
M.Sc.Ing. Oscar Peña
Nota
