Los armónicos son una preocupación creciente en los sistemas de energía eléctrica, ya que pueden causar interferencias y problemas de calidad de energía. Por eso, en este artículo exploraremos el papel fundamental que desempeñan las pruebas y medidas en los estudios de armónicos. Acompáñanos en esta travesía por el fascinante mundo de los armónicos y descubre cómo estas pruebas nos permiten identificar y mitigar los efectos negativos de estos fenómenos.
¿Qué son los estudios armónicos?
La electrónica de potencia se usa popularmente en las industrias debido a la facilidad de operación y mantenimiento. También es posible lograr el control de velocidad de los accionamientos con facilidad. Sin embargo, por otro lado generan armónicos que contaminan el sistema eléctrico. Se realizan estudios de armónicos para determinar el nivel de distorsión armónica y el requisito de filtrado en la red.
La vieja manera:
Post mortem
- ¿Pasó algo?
- ¿Qué pasó?
- ¿Cuál fue la causa?
La nueva forma:
Prevención
- ¿Qué pasará después?
- ¿Cuándo volverá a suceder?
- ¿Cómo puedo prevenirlo?
Hoy en día, hay disponibles equipos de medición de última generación que miden la calidad de la energía con precisión y también hay disponibles herramientas de análisis. Cada vez que se cambia la estructura de carga, es necesario estudiar la calidad del sistema de energía. Recuerde, el análisis de la calidad de la energía no es un trabajo de una sola vez. Cada vez que se agrega una nueva carga no lineal a la red eléctrica, se debe realizar el estudio de los armónicos y se debe realizar la reasignación de los capacitores del factor de potencia si es necesario.
También es necesario monitorear los armónicos (THD) en la entrada ya que su sistema eléctrico está conectado a la red eléctrica y es posible que los armónicos generados por otros consumidores se reflejen en su sistema.
¿Por qué son importantes los estudios armónicos?
El estudio de los armónicos y la calidad de la energía debe realizarse para analizar lo siguiente.
- Determinación de la causa del disparo intempestivo del disyuntor
- Determinar la causa de la falla o el mal funcionamiento de los equipos electrónicos.
- Especificación o reducción de transformadores.
- Especificación/reducción de potencia de motores de inducción.
- Corrección del factor de potencia
- Prueba del circuito del motor en busca de picos de voltaje, armónicos o desequilibrios.
- Encontrar fuentes de corriente armónica.
- Encontrar un problema de resonancia del capacitor que pueda ocurrir en el sistema.
- Fdescubrimiento de distorsiones armónicas individuales y totales en tensión y corriente.
- Encontrar pérdidas de cable en el sistema.
- Especificación de relés de protección basados en microprocesadores/numéricos para sistemas eléctricos.
ESTUDIO DE CARGAS LINEALES/ NO LINEALES:
Cargas no lineales:
- Responde con una respuesta impredecible, distorsionada o que cambia repentinamente
- La corriente actúa de manera diferente que el voltaje.
Cuando la carga contiene una combinación de elementos lineales y no lineales, la corriente puede distorsionarse, contiene armónicos de frecuencias más altas.
CIRCUITO EQUIVALENTE ARMÓNICO
Podemos representar la corriente fundamental de dibujo de carga y la corriente armónica de la siguiente manera.
La carga se puede representar mediante una resistencia en paralelo con varios generadores de corriente que funcionan a frecuencias armónicas. La corriente armónica interactúa con la impedancia del sistema para causar armónicos de voltaje. El voltaje distorsionado provoca corrientes armónicas en cargas lineales.
ANALIZADOR DE ESPECTRO ARMÓNICO
El analizador de espectro armónico es un instrumento que mide el % armónico individual y lo representa en una pantalla para evaluar los armónicos en el sistema eléctrico. También da la distorsión armónica total en % tanto para voltaje como para corriente. El espectro muestra las diferentes frecuencias armónicas presentes en la forma de onda. También mide interarmónicos. Por lo tanto, el analizador de espectro armónico es una herramienta muy buena para los estudios de armónicos.
Para sistemas de 50 Hz, 51 Hz, 93 Hz, 211 Hz, etc. son interarmónicos. La frecuencia interarmónica no es un múltiplo integral de la frecuencia fundamental. El variador de frecuencia causa interarmónicos porque el inversor PWM varía el ancho del pulso mediante técnicas de modulación PWM.
MEDICIÓN DE CARGAS NO LINEALES PARA ESTUDIOS DE ARMÓNICOS
Para medir cargas no lineales medidores de verdadero valor eficaz debería ser usado. Un medidor de detección promedio asume una onda sinusoidal no distorsionada y realiza el siguiente cálculo.
Valor RMS = 1,11 x valor medio
¿Qué sucede si la forma de onda no es sinusoidal? Dejar la forma de onda de una forma de onda no sinusoidal es la siguiente.
Para esta forma de onda de corriente, el valor eficaz o verdadero –rms = 1,85 X valor medio
Si usamos un medidor de detección promedio, su lectura será (1.11 X promedio), sería (1,85 – 1,11) / 1,85 X 100 = 40 % bajo. En conclusión, los medidores de detección promedio noot lee con precisión en caso de forma de onda no sinusoidal.
RENDIMIENTO MULTIMETRO COMPARACIÓN (Promedio Vs Verdadero)
El medidor de respuesta promedio dará malas lecturas para formas de onda distorsionadas por armónicos. El medidor True-RMS dará lecturas precisas.
Gráfico de respuesta del multímetro
HERRAMIENTAS DE NUEVA GENERACIÓN PARA ESTUDIOS ARMÓNICOS
Las siguientes herramientas están disponibles para el estudio de los armónicos.
- Generación y simulación
- Grabadores en línea
- Medir y analizar
Utilizamos los siguientes equipos para la medición de armónicos y la medición de la calidad de la energía.
- Analizador de armónicos de potencia
- Sistema de registro de eventos de voltaje
- Analizador de calidad de energía
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