Calidad de Servicio Eléctrico: Tema 3

Alexander Bueno

10 Aug 201708:05

Summary

TLDREl script trata sobre la calidad del servicio eléctrico, enfocándose en las variaciones de la forma de onda y su distorsión. Se explica que la distorsión se mide por el contenido espectral y se analizan las armónicas y los indicadores de distorsión según la norma IEC 61000-3-4. También se menciona la distorsión interarmónica, causada por dispositivos como convertidores de frecuencia y el ruido en la red eléctrica. Finalmente, se discuten las variaciones de frecuencia y cómo afectan a los equipos, concluyendo con la importancia de entender estos fenómenos en sistemas de potencia.

Takeaways

🌊 La distorsión de la forma de onda se refiere a las desviaciones de una onda sinusoidal ideal.
🎛 Se valora la distorsión mediante el contenido espectral de la onda, usando la descomposición en series de Fourier.
🔢 Se analizan principalmente dos tipos de distorsiones: la presencia de corriente continua y los armónicos.
📊 Se establecen cuatro indicadores para evaluar el impacto armónico en el sistema de potencia según la norma IEC 61000-3-6.
🏗 La distorsión armónica total de tensión y corriente es un indicador clave en la evaluación de la calidad del servicio eléctrico.
🔋 Los rectificadores trifásicos, con carga capacitiva o instructiva, son una fuente común de distorsión de corriente no sinusoidal.
🌐 Los interarmónicos son componentes de tensión y corriente en frecuencias que no son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental.
🛠 Los convertidores estáticos de frecuencias y los dispositivos de información de arco son fuentes principales de distorsión interarmónica.
📞 El ruido eléctrico es una distorsión con contenido espectral inferior a los 200 kHz, causado por dispositivos electrónicos y equipos de arco.
⚙️ Las variaciones de frecuencia están relacionadas con la variación de velocidad de rotación de los generadores y son reguladas por los gobernadores de velocidad.
🌌 La conmutación de componentes electrónicos puede producir perturbaciones periódica conocidas como 'notch', que afectan la forma de onda de tensión.

Q & A

¿Qué es la distorsión de la forma de onda en el contexto de la calidad del servicio eléctrico?
-La distorsión de la forma de onda se refiere a las desviaciones de la forma de una onda sinusoidal ideal, y se mide principalmente por su contenido espectral.
¿Cómo se define la distorsión armónica total de tensión?
-La distorsión armónica total de tensión es el cociente del valor efectivo de la armónica más alta hasta la armónica 50, dividido por el valor efectivo al cuadrado de la tensión fundamental.
¿Cuál es el límite de armónicas a considerar según la norma IEC 61000-3-6?
-La norma IEC 61000-3-6 limita el número de armónicas a considerar hasta la armónica 50.
¿Cómo se calcula la distorsión armónica individual de tensión?
-La distorsión armónica individual de tensión se calcula como el cociente del valor efectivo de una armónica específica sobre el de la fundamental.
¿Qué es el factor de distorsión total de demanda para la corriente y cómo se calcula?
-El factor de distorsión total de demanda para la corriente se calcula como la raíz cuadrada de la sumatoria de los valores efectivos al cuadrado de las armónicas de 2 hasta 50, dividida entre la corriente máxima.
¿Qué son los interarmónicos y cómo se producen?
-Los interarmónicos son componentes de tensión y corriente con frecuencias que no son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental, y su principal fuente de distorsión son los convertidores estáticos de frecuencias.
¿Qué fenómenos pueden causar ruido en una red eléctrica?
-El ruido en una red eléctrica puede ser causado por dispositivos electrónicos de potencia, equipos de arco, fuentes de alimentación conmutadas y otros equipos electrónicos.
¿Cómo se definen las variaciones de frecuencia en una red eléctrica?
-Las variaciones de frecuencia se definen como las desviaciones de la frecuencia de alimentación de su valor nominal o de la frecuencia industrial.
¿Qué es la perturbación periódica conocida como 'notch' y cómo afecta a los equipos eléctricos?
-El 'notch' es una perturbación periódica de la tensión producida por el funcionamiento de convertidores electrónicos de potencia, que puede causar distorsiones en la forma de onda percibida por equipos conectados en paralelo al rectificador.
¿Qué efecto tienen las distorsiones de la forma de onda en los equipos eléctricos?
-Las distorsiones de la forma de onda pueden afectar a ciertos equipos, como los contactores en la bobina de control, provocando que la armadura del contacto se despegue y producir contactos erráticos o calentamiento del equipo.

Outlines

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🔌 Análisis de distorsión de la forma de onda eléctrica

El primer párrafo aborda el tema de la distorsión de la forma de onda en el módulo de calidad del servicio eléctrico. Se define la distorsión como desviaciones de la forma de onda con respecto a una onda ideal. Se enfatiza la importancia del contenido espectral de la onda y se explica que las principales distorsiones a analizar son el nivel de 6, la presencia de corriente continua y los armónicos, que son componentes de tensión y corriente con frecuencias múltiplos de la fundamental (50 o 60 Hz). Se establecen cuatro indicadores para evaluar el impacto armónico sobre el sistema de potencia, según la norma IEC 61000-3-6 de 1992 y su actualización de 2014. Estos indicadores incluyen la distorsión armónica total de tensión, la distorsión armónica individual y el factor de distorsión total de demanda. Se menciona también la necesidad de realizar mediciones durante un año para determinar la corriente máxima y cómo se calcula la distorsión armónica individual de corriente. Se presentan ejemplos de corriente distorsionada producida por rectificadores trifásicos con cargas capacitivas o reactivas. Se discute también la importancia de realizar composiciones de la armónica 50 para calcular el factor de distorsión y los factores de detención para la corriente. Finalmente, se introduce el concepto de interarmónicos, que son componentes de tensión y corriente en frecuencias que no son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental, y se mencionan sus principales fuentes como los convertidores estáticos de frecuencias y los dispositivos de información de arco en hornos de arco.

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🌐 Ruido y variaciones de frecuencia en sistemas eléctricos

El segundo párrafo se enfoca en el ruido y las variaciones de frecuencia en sistemas eléctricos. Se describe cómo el ruido, que es una distorsión con contenido espectral inferior a 200 kHz, puede ser causado por dispositivos electrónicos de potencia y equipos de arco. Se menciona que el ruido generalmente se filtra mediante equipos del sistema de campo y transformadores, e incluso por las máquinas rotativas. Se definen las variaciones de frecuencia como desviaciones de la frecuencia de alimentación de su valor nominal o de la frecuencia industrial, y se vinculan estas variaciones con la variación de velocidad de rotación de los generadores. Se explica que los gobernadores de velocidad de las máquinas son responsables de la generación de electricidad y de mantener la frecuencia fundamental. Se menciona que la frecuencia puede variar durante la operación de los generadores, especialmente cuando se utilizan grupos de electrógenos de alimentación con reveladores de velocidad menos adecuados. También se discute la perturbación periódica de la tensión, conocida como hueco, que es una distorsión producida por el funcionamiento de convertidores electrónicos de potencia. Se señala que esta distorsión puede afectar a ciertos equipos, como los contactores en la bobina de control, causando problemas como el despegue de la armadura del contacto y el calentamiento del equipo. El párrafo concluye con una mención a los temas tratados: armónicas, interarmónicos y variaciones de frecuencia en el sistema de potencia.

Mindmap

Keywords

💡distorsión de la forma de onda

Se refiere a las desviaciones de la onda eléctrica respecto a su forma ideal. Esta distorsión puede ser ocasionada por componentes no lineales en el sistema de potencia, como rectificadores, y es un tema central en el video. La distorsión se mide principalmente por el contenido espectral de la onda, y es esencial para analizar el impacto de las variaciones de la calidad del servicio eléctrico.

💡serie de Fourier

Es una herramienta matemática utilizada para descomponer una onda compleja en una suma de senos y cosenos de diferentes frecuencias. En el video, se menciona como el método para evaluar la distorsión armónica, descomponiendo la forma de onda en sus componentes espectrales, lo que permite identificar los armónicos y su impacto en el sistema eléctrico.

💡armónicos

Son componentes de una onda eléctrica con frecuencias que son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental (50 o 60 Hz). En el contexto del video, los armónicos son responsables de la distorsión de la forma de onda, lo que puede afectar la eficiencia y el funcionamiento de los equipos conectados a la red eléctrica.

💡distorsión armónica total (THD)

Es un indicador que mide el nivel de distorsión armónica en una señal eléctrica. Se calcula como el cociente entre la suma de las potencias de los armónicos y la potencia de la frecuencia fundamental. En el video, se explica cómo se utiliza este valor para evaluar la calidad de la energía eléctrica y el impacto sobre el sistema de potencia.

💡distorsión armónica individual

Se refiere al nivel de distorsión de una armónica específica en relación con la frecuencia fundamental. Se mide como el cociente entre el valor eficaz de la armónica específica y el valor de la fundamental. Es importante para entender cómo cada armónica contribuye al deterioro de la forma de onda y afecta los dispositivos conectados a la red.

💡interarmónicos

Son componentes de frecuencia en la onda de corriente o tensión que no son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Se mencionan en el video como una fuente de distorsión no habitual, generada principalmente por convertidores estáticos de frecuencia y dispositivos como hornos de arco. Estos interarmónicos pueden afectar la operación de los sistemas eléctricos y equipos conectados.

💡ruido

Es una distorsión superpuesta a la onda de tensión o corriente, con frecuencias menores a 200 kHz. En el video, se discute cómo el ruido es causado por dispositivos electrónicos de potencia, como fuentes de alimentación conmutadas. Este fenómeno puede generar interferencias, lo que afecta la calidad de la energía y el rendimiento de los sistemas eléctricos.

💡variaciones de frecuencia

Se refieren a las desviaciones de la frecuencia de alimentación de su valor nominal. Este fenómeno está relacionado con la velocidad de rotación de los generadores eléctricos. En el video, se menciona que estas variaciones son comunes en generadores de menor capacidad, como los grupos electrógenos, y pueden afectar el funcionamiento estable de los sistemas eléctricos.

💡conmutación de componentes electrónicos

Es el proceso mediante el cual se cambian las corrientes en un sistema eléctrico, a menudo relacionado con la conmutación de dispositivos electrónicos. En el video, se menciona que la conmutación puede causar distorsiones periódicas en la onda de tensión, lo que se traduce en efectos negativos como la generación de muecas en la forma de onda, afectando equipos como los contactores.

💡rectificadores trifásicos

Son dispositivos que convierten corriente alterna (CA) en corriente continua (CC), utilizados en aplicaciones como la carga de baterías o la alimentación de equipos electrónicos. El video utiliza ejemplos de rectificadores trifásicos con cargas capacitivas e inductivas para ilustrar cómo las corrientes no lineales pueden generar distorsión armónica en la red eléctrica.

Highlights

Comenzamos el tema de variaciones de la forma de onda en el módulo de calidad de servicio eléctrico.

Definimos la distorsión como desviaciones de la forma de onda con respecto a una onda senoidal ideal.

La distorsión se mide principalmente por su contenido espectral.

Analizamos la presencia de corriente continua mediante la serie de Fourier.

Los armónicos son componentes senoidales de tensión y corriente con frecuencias múltiples de la fundamental.

Se establecen cuatro indicadores para evaluar el impacto armónico en el sistema potencia.

El primer indicador es la distorsión armónica total de tensión.

Se acota el número de armónicas a considerar en la evaluación.

La distorsión armónica individual se calcula como el cociente del valor efectivo de una armónica específica sobre la fundamental.

Se define el factor de distorsión total de demanda para la corriente.

Se calcula la corriente máxima en el circuito durante un año de medición.

Se presentan ejemplos de corriente distorsionada en rectificadores trifásicos.

Los equipos consumen corriente no senoidal, lo que se ve en el análisis espectral.

Se definen las composiciones de la armónica 50 para calcular el THD y TV para la corriente.

Los interarmónicos son componentes senoidales en frecuencias que no son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental.

Los convertidores estáticos de frecuencias son una fuente principal de distorsión interarmónica.

El ruido es una distorsión con contenido espectral inferior a los 200 kilos.

Las variaciones de la frecuencia están relacionadas con la variación de velocidad de rotación de los generadores.

Los gobernadores de velocidad de las máquinas son responsables de la generación de electricidad.

Los grupos de electrógenos pueden causar variaciones de frecuencia.

La conmutación de componentes electrónicos puede producir perturbaciones periódicas conocidas como notches.

La distorsión de la forma de onda puede afectar la operación de ciertos equipos.

Terminamos el tema 3 hablando de armónicos, interarmónicos, coss y variaciones en el sistema de potencia.