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E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 1 Universidad de Jaén Escuela.

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1 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 1 Universidad de Jaén Escuela Politécnica Superior Electrónica Industrial POTENCIA Y ARMÓNICOS(I) Juan Domingo Aguilar Peña Departamento de Electrónica 26 de octubre de 2003

2 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 2 Referencias Hart,D. Electrónica de Potencia. Prentice Hall.2001 Eric Felice; Perturbaciones armónicas. Paraninfo 2000 Doval,J. Marcos, J; Potencia Eléctrica y factor de potencia: Medida de las componentes con osciloscopios digitales. Mundo Electrónico. Mayo 2002 Arrillaga,J; Eguiluz,L.I; Armónicos en sistemas de potencia. Universidad de Cantabria. Electrica Viesgo Perez,A,A y otros; La amenaza de los armónicos y sus soluciones. Paraninfo1999

3 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 3 INDICE Potencia eléctrica y factor de potencia Conceptos de repaso ( Fourier) Generación de armónicos ( cargas no lineales) Normativa EMC Medidas Soluciones

4 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 4 Revisamos los conceptos básicos sobre potencia prestando especial atención a los cálculos de potencia con corrientes y tensiones no sinusoidales Potencia instantánea Válida para cualquier dispositivo o circuito P(t) + dispositivo que absorbe potencia P(t) – dispositivo que cede potencia Energía o trabajo V(t) voltios, i(t) amperio, P(t) vatios, W en Julios Potencia media: Promedio a lo largo del tiempo durante uno o mas periodos. Algunas veces también se llama potencia activa o potencia real POTENCIA

5 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 5 Potencia en Bobina

6 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 6 Potencia Condensador

7 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 7 Valor Eficaz También conocido como cuadrático medio. Se basa en la potencia media entregada a una resistencia. Para una tensión periódica aplicada sobre una resistencia, la tensión eficaz se define como una tensión que proporciona la misma potencia media que la tensión continua. Resolver: Valor rms de señal pulso, señal rectificada media onda, onda completa,triangular

8 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 8 Potencia Señales senoidales Potencia Señales senoidales Generalmente las tensiones y/o corrientes en los circuitos electrónicos de potencia no son sinusoidales. Sin embargo, una forma de onda periódica no sinusoidal puede representarse mediante una serie de Fourier de componentes sinusoidales.

9 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 9 Potencia Señales senoidales Potencia Señales senoidales La potencia compleja y el factor de potencia dadas aquí no es aplicable a señales no sinusoidales

10 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 10 Series Fourier ¿Porqué es interesante en electrónica de Potencia Una forma de onda periódica no sinusoidal puede describirse mediante una serie de Fourier de señales sinusoidales

11 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 11 Carga Lineal

12 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 12 Carga Lineal

13 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 13 Carga no lineal

14 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 14 Carga no Lineal

15 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 15 Convertidores estáticos:Carga no lineal

16 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 16 Convertidores estáticos:Carga no lineal

17 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 17 Alimentación electrónica lamparas: Carga no lineal

18 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 18 Función Periódica Series Fourier Valor medio Una forma de onda periódica no sinusoidal puede describirse mediante una serie de Fourier de señales sinusoidales Función ortogonal

19 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 19 donde T : el periodo de la función f Series Fourier Otra forma Función par: Función impar: Simetría media onda: ( no términos coseno ) ( no par armónicos ) ( no términos seno )

20 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 20 Fourier

21 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 21 Fourier

22 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 22 Ondas periódicas no sinusoidales

23 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 23 Ondas periódicas no sinusoidales Expresión similar para la corriente Los armónicos siempre incrementan el rms valor Armónicos no necesariamente incrementan la potencia media Se incrementan las pérdidas

24 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 24

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27 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 27 Fuente no sinusoidal y carga lineal Si se aplica una tensión periódica no sinusoidal a una carga que sea una combinación de elementos lineales, la potencia absorbida por la carga puede determinarse utilizando el principio de superposición. Una tensión periódica no sinusoidal es equivalente a la combinación en serie de las tensiones de la correspondiente serie de Fourier. La corriente la calculamos aplicando superposición y se puede aplicar la ecuación anterior Ejemplo página 45 Hart

28 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 28 Fuente sinusoidal y carga no lineal

29 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 29 Fuente sinusoidal y carga no lineal II Hart pag.47

30 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 30 Factor k

31 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 31 Potencia

32 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 32 Sonda de tensión mas sonda de corriente C1 RMS M1 medio 603w C2 RMS 3.14A

33 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 33 El método anterior empleado en cargas lineales no es válido en el caso de no lineales ( con componentes armónicas) En este caso hemos disponer de un aparato que determine los armónicos en amplitud y fase

34 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 34

35 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 35 Factor K K es un factor de desclasificación de los transformadores que indica cuanto se debe de reducir la potencia máxima de salida cuando existen armónicos Ejemplo: Medido secundario (1000KVA y K=1.2; entonces la máxima potencia a demandar es 833KVA*K=1000 aproximación La formula real viene dada por CENELEC en HD428.4 S1

36 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 36 Efectos de los armónicos Grandes corrientes por el conductor neutro ( sobrecalentamiento de los cables) Sobrecalentamiento de cables por efecto piel (señales de alta frecuencia) Disparos indeseados de interruptores Baterías de condensadores ( resonancia. Amplificación armónica) Acoplamiento línea telefónica Sobrecalentamiento transformador ( desclasificación,aumento de K)

37 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 37 Corriente por el conductor neutro

38 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 38 Si la carga es no equilibrada, queda claro la corriente circulante por el conductor neutro. En el caso de sistema equilibrado (intensidad por cada fase igual) pero con carga no lineal, la corriente por el neutro

39 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 39

40 E.P.S Ingeniería Técnica Industrial: Esp.Electrónica Electrónica de Potencia: Potencia y Armónicos Prof. Aguilar Peña Armónicos 40


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