Informe 5

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MEDIDA DE POTENCIA MONOFÁSICA EN REGIMEN NO-SINUSOIDAL
NOMBRES: Vladimir Álvarez Gaviria, Juan Pablo Quintero, Natalia Ochoa Blanco, Miguel Ángel Toro 
OBJETIVO 
· Medir la potencia activa en circuitos monofásicos con cargas no sinusoidales.
· Analizar y calcular las diferentes variables eléctricas relacionadas en circuitos no sinusoidales.
INSTRUMENTOS Y EQUIPOS
· Fuente AC
· Resistencias, capacitancias e inductancias
· Amperímetro AC
· Voltímetro AC
· Multímetro digital
· Vatímetro
· Osciloscopio digital
· Analizador de redes
· Cables de conexión
MARCO TEORICO
Actualmente, en la mayoría de las instalaciones eléctricas, existen varios tipos de cargas: carga lineal y carga no lineal. Se define carga no lineal como una carga eléctrica cuya característica tensión/corriente es no lineal, es decir, que la señal de corriente no sigue la misma forma de onda de la señal de tensión, de la cual se está alimentando la carga.
Cuando se tienen cargas no lineales, pueden distorsionarse la forma de onda de corriente de dichas cargas y posiblemente la forma de onda de tensión. Para las ondas distorsionadas, se pueden determinar los armónicos, los cuales, pueden generar efectos no deseables en las instalaciones eléctricas tales como: Disparo intespectivo de las protecciones, calentamiento de las redes, resonancia armónica, incremento de la distorsión de tensión, entre otros.
Con base en lo anterior, la comunidad científica ha estado analizando por muchos años las definiciones de las diferentes variables eléctricas de potencia, con el fin de tener en cuenta las distorsiones de la forma de onda (es decir, la presencia armónicos). Hasta el momento hay muchas definiciones, aun no hay un consenso general, sobre todo porque implicaría el cambio de todos los medidores de energía para ajustarse a las nuevas disposiciones.
En esta práctica, se estudiarán algunas las definiciones de variables eléctricas, y en
particular, las formuladas en la norma: IEEE Standard 1459-2010, “IEEE Standard:
Definitions for the Measuremente of Electric Power Quantities Under Sinusoidal,
Nonsinusoidal, Balanced, or Unbalanced Conditions, March 2010.
PROCEDIMIENTO
Fig1. Circuito a implementar.
Fig2. Circuito a simular.
SIMULACION:
Se elige un valor de capacitancia de 220 μF, el valor de la resistencia R se elige como 80Ω, y se trabaja, como se sugiere en la guía, con valores de impedancia de línea de R=0.5Ω y L=2mH.
Fig3. Forma de onda de tensión en ATP.
Fig4. Forma de onda de tensión en medida.
Fig5. Forma de onda de corriente en ATP.
Fig6. Forma de onda de corriente en medida.
Fig7. Espectro de frecuencia de tensión simulado.
Fig8. Espectro de frecuencia de corriente simulado.
Fig9. Espectro de frecuencia de tensión y corriente medidos.
Con los armónicos medidos se calculan las variables eléctricas presentadas en la siguiente tabla y se comparan con los simulados.
TABLA 1. Variables eléctricas de acuerdo a la IEEE 1459 de 2010.
	Variable
	Combinada
	Potencia a 60 Hz (fundamental)
	Potencia a 60 Hz (no fundamental)
	Aparente (VA)
	419,76
	293,700
	303,325
	7,178
	Activa (W)
	263,400
	267,002
	-3,602
	No activa (var)
	-326,800
	122,351
	303,245
	6,952
	8,031
	Factor de potencia
	0,628
	0,909
	--
	Polución armónica
	--
	--
	1,024
TABLA 2. Variables eléctricas de acuerdo a la IEEE 1459 de 2010 con base en los datos medidos.
	Variable
	Combinada
	Potencia a 60 Hz (fundamental)
	Potencia a 60 Hz (no fundamental)
	Aparente (VA)
	243,04
	165,042
	178,413
	28,888
	Activa (W)
	162,395
	164,623
	-2,229
	No activa (var)
	180,825
	11,745
	176,352
	27,036
	28,802
	Factor de potencia
	0,668
	0,997
	--
	Polución armónica
	--
	--
	1,081
TABLA 3. Variables eléctricas de acuerdo a la IEEE 1459 de 2010 con base en simulador ATP.
Explique el significado de las variables medidas que se relacionan a continuación:
Potencia aparente efectiva no fundamental (VA): Esta potencia hace referencia a una parte de la potencia producida por las componentes armónicas de las señales de tensión y de corriente, a continuación, se muestra la fórmula con la que se puede realizar el cálculo de esta potencia.
Potencia aparente efectiva de distorsión de corriente (VAR): Esta potencia hace referencia a la potencia aparente efectiva no fundamental, causada por la distorsión de la señal de corriente, o también llamada, , a continuación, se muestra la fórmula con la que se puede realizar el cálculo de dicha potencia:
Diferencia entre factor de potencia de desplazamiento y factor de potencia total: Tal como lo dicta la definición, el factor de potencia, tanto de desplazamiento como el total, son una relación entre la potencia activa y la aparente; la diferencia entre estos es que el factor de potencia de desplazamiento es la relación entre la potencia activa fundamental y la potencia aparente fundamental, mientras que para calcular el factor de potencia total, se debe de calcular primero el factor de potencia de distorsión, puesto que el factor de potencia total tiene en cuenta los armónicos que se presentan, por tanto, el factor de potencia total se define como la multiplicación de el factor de potencia de distorsión y el factor de potencia de desplazamiento. A continuación, se muestran las fórmulas con las que se puede realizar el cálculo del factor de potencia total y el factor de potencia de desplazamiento:
Distorsión armónica de corriente y tensión: Esta distorsión tiene un efecto sobre las mediciones. La distorsión armónica de las señales de tensión y corriente origina resultados significativamente diferentes durante la medición de la potencia reactiva y el factor de potencia, dependiendo del tipo de medidor utilizado. Se tienen dos fórmulas que permiten calcular la distorsión armónica total corriente y de tensión
BIBLIOGRAFIA: 
[1] <<IEEE Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems>>, IEEE.
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0
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File practica1.pl4 Variable v:XX0001 [rms]
Initial Time: 0,0929 Final Time: 0,1095
051015202530
0
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[V]
harmonic order
051015202530
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