Ingeniero

Calidad Eléctrica

CALIDAD ELÉCTRICA

• Conceptos fundamentales • Normativa EN50160 • Medidas con el analizador Fluke 430

CALIDAD ELÉCTRICA

CONCEPTOS FUNDAMENTALES

CONCEPTOS FUNDAMENTALES
Temario

• Cargas lineales: - Tensión del suministro eléctrico - Parámetros que determinan una tensión ideal - Medida del desequilibrio en cargas trifásicas • Cargas no lineales: - Armónicos -Interarmónicos • Perturbaciones en la amplitud de la tensión - Fluctuaciones rápidas - Interrupciones - Huecos - Sobretensiones - Transitorios - Flicker

SUMINISTRO ELÉCTRICO
Tensión

230 VAC

• 230 VAC fase-neutro en sistemas de cuatro conductores • 230 VAC fase-fase en sistemas de tres conductores

4 conductores (3F + N)
L1 N L2 L3

3 conductores (3F)
L1 L2

230 VAC

230 VAC400 VAC

L3 Tensión fase-fase

Tensión fase-neutro

SUMINISTRO ELÉCTRICO IDEAL
Tensión • u(t) = 325 sen (2π.50.t) Forma de onda senoidal
20 ms 325 V

• Periodo: T=20 ms • Frecuencia: f = 1/T = 50 Hz • Amplitud: 325 V • Tensión eficaz

Parámetros de calidad: • Forma de onda • Frecuencia • Tensión eficaz, Vac

1T 2 325 U RMS = u (t ) dt = = 230 VAC ∫ T0 2

SUMINISTRO ELÉCTRICOIDEAL
Tensión • u(t) = 325 sen (2π.50.t) Forma de onda senoidal
20 ms 325 V

• Periodo: T=20 ms • Frecuencia: f = 1/T = 50 Hz • Amplitud: 325 V • Tensión eficaz

Parámetros de calidad: • Forma de onda • Frecuencia • Tensión eficaz, Vac

1T 2 325 U RMS = u (t ) dt = = 230 VAC ∫ T0 2

CARGAS NO LINEALES
Descripción de las cargas no lineales

• Las cargas no lineales son aquellas quealimentadas por una tensión senoidal, demandan una corriente distorsionada o no senoidal • Las cargas no lineales contienen electrónica en su etapa de entrada (diodos, transistores, tiristores, IGBT, etc.) • Son ejemplos las máquinas informáticas, variadores de velocidad, reguladores de luz, etc. • Suponen más del 50% de la potencia instalada en las instalaciones modernas

CARGAS NO LINEALESDescomposición en Serie de Fourier de las señales distorsionadas

Fourier
Señal no Señal no senoidal senoidal
Tbase=20 ms fbase=50 Hz

Componentes senoidales Componentes senoidales de frecuencia k•50 de frecuencia k•50
tal men da Fun z 50 H

Fundamental 50 Hz

Amplitud

5º Armónico

o nic ó Arm 5º Hz 250

1 2 3 4 5 6...

C1

C2

C3

C4

C5

Orden armónico

CARGAS NOLINEALES
Orden, frecuencia y fase de los armónicos

• Los armónicos se caracterizan por su orden, su frecuencia y su fase • La fase de un armónico se puede dar con respecto a la fase de la componente fundamental de la tensión, o a la fase del armónico de tensión correspondiente (depende del equipo de medida) • En las instalaciones eléctricas generalmente no hay armónicos pares. Estos armónicosaparecen cuando en la forma de onda no hay antisimetría (simetría invertida entre los dos semiciclos de la señal)

Orden Frecuencia (Hz)

1 50

2 100

3 150

4 200

5 250

6 300

7 350

8 400

9 450

CARGAS NO LINEALES
Descomposición en Serie de Fourier de las señales distorsionadas Tensión armónica Tensión senoidal cuya frecuencia es un múltiplo entero de la frecuenciafundamental de la tensión de alimentación

Individualmente Amplitud relativa (Uh) con relación a la tensión fundamental (U1) Evaluación Globalmente

Distorsión armónica total

THD =

h =2

∑ U2 h
U1

40

A las señales con frecuencias no múltiplos enteros de la fundamental (50 Hz) se las denomina interarmónicos. La frecuencia fundamental inter-armónica es entonces típicamente menor a 50Hz.CARGAS NO LINEALES
Efecto skin

I

• Las corrientes armónicas tienden a circular a través de una fina corona externa del conductor, reduciendo la sección eficaz del mismo, y provocando, en definitiva, su sobrecalentamiento. • 1 amperio del armónico de orden n provoca un calentamiento n2 veces superior al de la misma corriente de la componente fundamental • Este sobrecalentamiento es...