INDICE Potencia eléctrica y factor de potencia Conceptos de repaso ( Fourier) Generación de armónicos ( cargas no lineales) Normativa EMC Medidas Soluciones
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
Potencia en Bobina
Potencia Condensador
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
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.
Potencia Señales senoidales La potencia compleja y el factor de potencia dadas aquí no es aplicable a señales no sinusoidales
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
Carga Lineal
Carga Lineal
Carga no lineal
Carga no Lineal
Convertidores estáticos:Carga no lineal
Convertidores estáticos:Carga no lineal
Alimentación electrónica lamparas: Carga no lineal
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
donde T : el periodo de la función f Series Fourier Otra forma (Gp:) Función par: (Gp:) Función impar: (Gp:) Simetría media onda: (Gp:) ( no términos coseno ) (Gp:) ( no par armónicos ) (Gp:) ( no términos seno )
Fourier
Fourier
Ondas periódicas no sinusoidales
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
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
Fuente sinusoidal y carga no lineal
Fuente sinusoidal y carga no lineal II
Factor k
Potencia
Sonda de tensión mas sonda de corriente C1 RMS 232.8 M1 medio 603w C2 RMS 3.14A
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
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
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)
Corriente por el conductor neutro
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
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