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ARMONICOS-1
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10/04/2015 TECSUP AQP 1
ARMNICOS EN SISTEMAS ELCTRICOS
Ing. Augusto Valdivia
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N S
S
tsenBNStcosdt
dBNS
dt
SdB
dt
d
Generador de corriente alterna
t
S
B
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Parmetros
Periodo T = 2/
Frecuencia f = 1/T
Desfase
Valor mxima Um
Valor instantneo: Es el que toma en un instante, t
Valor medio Umed = 2Um/
Valor eficaz Urms (se define como la raz cuadrada de la media de los
cuadrados de los valores instantneos
alcanzados durante un perodo )
Factor de cresta
CF= Um/Urms
t
T
Um
u(t) = Um cos(t + )
2
mrms
UU
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Desfase entre intensidad y tensin
u(t) = Um cos(t + ) i(t) = Im cost
t
2
UU
XMEF
2
II
XMEF
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Una funcin senoidal puede ser representada por un vector giratorio, al que se denomina fasor o vector de Fresnel, que tendr las
siguientes caractersticas:
Girar con una velocidad angular .
Su mdulo ser el valor mximo o el eficaz, segn convenga.
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La generacin trifsica de energa elctrica es la forma ms
comn y la que provee un uso ms eficiente de los conductores.
La utilizacin de electricidad en forma trifsica es comn
mayoritariamente para uso en industrias donde muchas de las
mquinas funcionan con motores para esta tensin.
Entre cada una de las fases hay un desfase de 120.
La corriente trifsica est formada por un conjunto de tres formas
de onda, desfasadas una respecto a la otra 120 grados
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Las corrientes trifsicas se generan mediante alternadores dotados de tres bobinas o grupos de bobinas, arrolladas sobre tres sistemas de piezas polares equidistantes entre s.
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Existen por tanto cuatro posibles interconexiones entre generador y carga:
Estrella - Estrella Estrella - Delta Delta - Estrella Delta - Delta
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Los valores de los parmetros que caracterizan la seal
de alimentacin elctrica de tensin o de corriente que
circula por la instalacin elctrica pueden verse alterados
debido a mltiples factores: arranque o parada de
motores, utilizacin de equipo electrnico, interferencias
electromagnticas, etc.
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Se pueden producir 04 perturbaciones elctricas bsicas:
-Perturbacin de amplitud: -Hueco de tensin (1-90% de U, 10-1000 ms)
-Interrupcin ( 110% de U, duracinn corta o larga)
-Transitorio (sobretensin de cortaduracin, ms, fuertemente
amortiguada)
-Fluctuacin de tensin (variaciones consecutivas de 10% de U) -Parpadeo (flicker: inestabilidad de la sensacin visual)
-Perturbacin de frecuencia: variacin en la produccin y
transporte
-Desequilibrio: valores desiguales de tensin o corriente
-Perturbacin de forma de onda (armnicos)
%100%)10%();;(
xI
IIoDequilibri
med
medTSRXM
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Los armnicos en las instalaciones elctricas han
empezado a ser importantes desde los 90, cuando la
proporcin del consumo electrnico ha empezado a ser
comparable al consumo de los equipos elctricos.
Los equipos electrnicos hacen que nuestro trabajo se
simplifique, que la calidad y cantidad de produccin
aumenten, o los tiempos de vida se alarguen, pero a
medida que la proporcin de este tipo de cargas
aumenta, crece tambin el nivel de armnicos y sus
efectos perjudiciales.
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QU ORIGINA CALENTAMIENTO EN LOS MOTORES
TRABAJANDO A POTENCIAS INFERIORES A LA NOMINAL?
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QUIN DETERIORA LOS CIRCUITOS ELCTRONICOS
DE LAS INSTALACIONES INDUSTRIALES?
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QU ORIGINA EL CALENTAMIENTO Y SOBRECARGA DE LAS
INSTALACIONES INDUSTRIALES A POTENCIAS INFERIORES A
LA NOMINAL?
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LOS ARMNICOS!
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Antecedentes
Desde hace algunos aos, se est registrando
en todos los pases una
creciente sensibilidad
hacia la calidad del producto electricidad o dicho de otra forma,
hacia la calidad de la onda de tensin.
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Calidad de la Energa Elctrica
La energa elctrica es suministrada en forma de un sistema trifsico de tensiones de naturaleza
sinusoidal.
Hay cuatro parmetros que caracterizan a la onda de tensin y que permiten medir su grado ptimo
Frecuencia
Amplitud.
Forma
Simetra.
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EL SISTEMA ELCTRICO
Centrales elctricas
Las centrales elctricas
producen una
onda sinusoidal
de 60 Hertz
prcticamente
perfecta.
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Dnde se pierde la calidad de la onda?
Las alteraciones de la calidad de la onda, tiene lugar en los propios procesos
de produccin,
transporte y
distribucin, as
como en su
utilizacin por
determinados tipos
de receptores.
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Generacin de electricidad y
transmisin de perturbaciones
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Definiciones Bsicas Compatibilidad Electromagntica CEM
Se denomina Compatibilidad Electromagntica (CEM) la aptitud de un aparato o de un sistema para funcionar de manera satisfactoria en su entorno electromagntico y sin producir l mismo perturbaciones electromagnticas intolerables para todo lo que se encuentre en dicho entorno.
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Disturbio Electromagntico
Seal elctrica indeseable que produce efectos
adversos en los circuitos de control
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Cargas Lineales y No Lineales
Las cargas lineales no deforman la forma de onda.
Los armnicos son provocados por las cargas no lineales.
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Cargas no lineales
Las cargas no lineales
tpicas son los equipos que
contienen circuitos con
electrnica de potencia.
Este tipo de cargas son
cada vez ms frecuentes y
su porcentaje en el
consumo total de la
instalacin aumenta
constantemente.
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Cualquier seal peridica, por compleja que sea, se
puede descomponer en la suma de seales senoidales
cuya frecuencia es mltiplo de la fundamental.
Teorema de Fourier
)).2(....)3.2(.)2.2(.)2(.()( 1131
1211 nfsenAfsenAfsenAfsenAAts n
n
o
A0, A1, A2,amplitudes.
f1 : frecuencia fundamental
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Espectro armnico Permite descomponer una seal en sus armnicos y
representarlo mediante un grfico de barras, cada barra
representa un armnico con una frecuencia, un valor
eficaz, una magnitud y un desfase.
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Forma de representacin
El espectro en
frecuencia es un
mtodo grfico
muy prctico que
permite la
representacin
de los armnicos
que componen
una seal
peridica.
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Armnicos
Son ondas de tensin
o de corriente cuya
frecuencia es un
mltiplo entero de la
frecuencia
fundamental de la red
(60Hz).
El armnico de rango h (generalmente
denominado armnico h) es la componente
sinusoidal de una seal, cuya frecuencia es h
veces la frecuencia fundamental.
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Armnicos
1. el valor de la frecuencia fundamental (o armnico de rango 1) es 60 Hertz (Hz),
2. el segundo (rango) armnico tiene una frecuencia de 120 Hz,
3. el tercer armnico tiene una frecuencia de 180 Hz,
4. el cuarto armnico tiene una frecuencia de240 Hz,
5. Una seal deformada es la resultante de la suma de diferentes armnicos.