Nombre de la asignatura: Calidad de la energía Carrera: Ingeniería Eléctrica Clave de la asignatura: Horas teoría-horas práctica- créditos :

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1 1. - DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura: Calidad de la energía Carrera: Ingeniería Eléctrica Clave de la asignatura: Horas teoría-horas práctica- créditos : HISTORIA DEL PROGRAMA LUGAR Y FECHA DE ELABORACIÓN Instituto Tecnológico de la Laguna,Febrero del 2007 PARTICIPANTES Academia de la carrera de Ingeniería Eléctrica OBSERVACIONES (CAMBIOS Y JUSTIFICACIÓN) Reunión interna de análisis y conclusiones sobre las especialidades 3.- UBICACIÓN DE LA ASIGNATURA a) RELACION CON OTRAS ASIGNATURAS DEL PLAN DE ESTUDIO ANTERIORES POSTERIORES ASIGNATURAS TEMAS ASIGNATURAS TEMAS MATEMÁTICAS V SERIES DE FOURIER CIRCUITOS ELECTRICOS II CONVERSIÓN DE LA ENERGIA I CONVERSION DE LA ENERGÍA II FUNCION EXCITATRIZ SENOIDAL VALOR EFICAZ POTENCIA COMPLEJA TRANSFORMADORES MOTORES DE INDUCCIÓN MAQUINAS SÍNCRONAS b) APORTACION DE LA ASIGNATURA AL PERFIL DE LA ESPECIALIDAD - PERMITE CONOCER Y ANALIZAR LOS PROBLEMAS REFERENTES A LA CALIDAD DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA. - PROPORCIONA LOS ELEMENTOS TEÓRICOS PARA RESOLVER LOS PROBLEMAS DE CALIDAD DE LA ENERGÍA QUE SE PRESENTAN EN LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN - CONOCE Y EMPLEA LA TECNOLOGIA PARA RESOLVER LA PROBLEMÁTICA CORRESPONDIENTE

2 4.- GENERAL DE LA ASIGNATURA AL TERMINO DEL CURSO EL ALUMNO CONOCERÁ, ANALIZARÁ Y ESTABLECERÁ LAS SOLUCIONES PERTINENTES PARA TENER SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN QUE PROPORCIONEN ÓPTIMO SERVICIO 5.- TEMARIO No. T E M A S S U B T E M A S 1 CONCEPTOS FUNDAMENTALES SOBRE LA CALIDAD DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA 1.1 El concepto de la calidad de la energía eléctrica 1.2 La problemática actual que enfrentan los sistemas eléctricos 1.3 Problemas de la calidad de la energía 2 SEÑALES NO SENOIDALES EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS 2.1 Introducción 2.2 Potencia compleja en sistemas lineales con excitación senoidal 2.3 Redes no lineales con alimentación senoidal 2.4 Potencia compleja en sistemas no lineales con alimentación no senoidal 3 DEFINICIONES Y ESTANDARES 3.1 Distorsión 3.2 Distorsión armónica total 3.3 Factor K 3.4 Estandares IEEE GENERACION DE ARMÓNICAS 4.1 Convertidores 4.2 Hornos de Inducción 4.3 Compensadores estáticos 4.4 Hornos de arco 4.5 Transformadores saturados 4.6 Lámparas fluorescentes 4.7 Equipo de computo 4.8 Cargas domésticas 5 EFECTOS QUE PRODUCEN LAS SEÑALES NO SENOIDALES EN LOS EQUIPOS ELÉCTRICOS 5.1 Motores eléctricos 5.2 Equipos de protección 5.3 Equipos electrónicos 5.4 Equipos de medición 5.5 Capacitores 5.6 Alimentadores 5.7 Sistemas de distribución 6 RESPUESTA DEL SISTEMA 6.1 Condiciones de resonancia 6.2 Flujos de armónicas

3 7 REDUCCION DE ARMONICAS 7.1 Técnicas 7.2 Filtros pasivos 7.3 Filtros activos 7.4 Corrección del Factor de Potencia en sistemas con armónicas 8 PARPADEO (FLICKER) 8.1 Origen del Flicker 8.2 Problemática 8.3 Determinación del flicker en una instalación 8.4 Soluciones 9 MEDICIÓN DE LA CALIDAD DE LA ENERGÍA 9.1 Localización del equipo de medición 9.2 Sistemas Industriales 9.3 Sistemas de distribución 6.- APRENDIZAJES REQUERIDOS Series de Fourier Números complejos Redes Eléctricas Potencia eléctrica Respuesta a la frecuencia 7.- SUGERENCIAS DIDÁTICAS Utilizar software para simular problemas sobre calidad de la energía Visitar algunas industrias en donde sea evidente la problemática Hacer mediciones en laboratorio Propiciar consultas sobre el tema en la red, para ampliar el espectro tanto de la problemática como del tratamiento que se da a nivel internacional Propiciar lecturas de temas antes de abordarlos en clase 8.- SUGERENCIAS DE EVALUACION Considerar : Tareas, exámenes, proyectos, participación y asistencia Prácticas de laboratorio Elaboración de un proyecto final

4 9.- UNIDADES DE APRENDIZAJE Número de la unidad: 1 Nombre de la Unidad: CONCEPTOS FUNDAMENTALES SOBRE LA CALIDAD DE LA ENERGÍA El alumno deberá expresar correctamente el concepto de calidad de la energía, estará informado de la problemática actual que enfrentan los sistemas eléctricos 1 Además de la información en el aula, se buscará información complementaria sobre el tema 2 Investigar sobre los problemas de calidad de la energía que se enfrentan actualmente Número de la unidad: 2 Nombre de la Unidad: SEÑALES NO SENOIDALES EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS El alumno será capaz de obtener y analizar el triángulo de potencias de cargas lineales y no lineales excitadas por funciones senoidales y no senoidales 1 Investigar cuales son las cargas lineales y cuales son las cargas no lineales 2 Retomar los conceptos de potencia compleja, para aplicarlos en cargas lineales excitadas por funciones senoidales 3 Resolver problemas de cálculo de potencia compleja en cargas no lineales excitadas por funciones senoidales

5 Número de la Unidad: 3 Nombre de la Unidad: DEFINICIONES Y ESTÁNDARES El alumno entenderá, y sabrá aplicar los conceptos de distorsión armónica e interpretará correctamente los estándares 1 Investigar sobre la Norma IEEE Hacer problemas para calcular los distintos factores de distorsión 3 Hacer un análisis de los transformadores con factor K Número de la Unidad: 4 Nombre de la Unidad: GENERACIÓN DE ARMÓNICAS El alumno conocerá e identificará los problemas asociados con los diferentes tipos de cargas eléctricas 1 Hará una investigación de campo sobre la forma de onda de la respuesta de diferentes cargas industriales 2 Se harán prácticas de laboratorio para visualizar la respuesta de diferentes cargas eléctricas

6 Número de la Unidad: 5 Nombre de la Unidad: EFECTOS QUE PRODUCEN LAS SEÑALES NO SENOIDALES EN LOS EQUIPOS ELÉCTRICOS El alumno conocerá, entenderá y evaluará los efectos que producen las señales no senoidales en los equipos eléctricos sensibles. 1 Investigar los efectos que producen las tensiones no senoidales en los diferentes equipos eléctricos 2 Clasifique los equipos eléctricos de acuerdo a su sensibilidad a problemas de forma de onda 3 Evalúe la problemática que se presenta para los diferentes equipos eléctricos al ser excitados por funciones no senoidales 1,2,3,4.7 y 8 Número de la Unidad: 6 Nombre de la Unidad: Respuesta del Sistema El alumno analizará y calculará los problemas asociados con la resonancia en sistemas de distribución con capacitares y utilizará software especializado para analizar tal problemática 1 Investigar el fenómeno de resonancia en redes de distribución con capacitores 2 Analizar los flujos de corrientes armónicas en un sistema de distribución 3 Resolver problemas analíticamente y utilizando software

7 Número de la Unidad: 7 Nombre de la Unidad: REDUCCION DE ARMÓNICAS El alumno conocerá las estrategias y herramientas necesarias para reducir el contenido armónico en las señales de tensión y de corriente y las aplicará para resolver algunos problemas 1 Investigar las diferentes alternativas para reducir el contenido armónico 2 Resolver algunos problemas analíticamente 3 Utilizar software 4 Comparar resultados de los dos puntos anteriores 1,2,3,4, 7 y 8 Número de la Unidad: 8 Nombre de la Unidad: PARPADEO (FLICKER) El alumno resolverá la problemática referente al flicker 1 Investigar el flicker y los problemas asociados. 2 Medir el flicker y resolver algunos problemas 2, 4, 7 y 8

8 Número de la Unidad: 9 Nombre de la Unidad: MEDICIÓN DE LA CALIDAD DE LA ENERGÍA El alumno utilizará el equipo de medición que se emplea para medir la calidad de la energía, interpretará resultados u procederá a proponer soluciones 1 Investigar los diferentes equipos que se emplean para medir la calidad de la energía y cual es la forma de utilizarlos 2 Investigar cuales son los mejores puntos para hacer mediciones de calidad de la energía en: - Redes de distribución - Instalaciones eléctricas industriales 3 Hacer prácticas de campo en instalaciones industriales y laboratorio 1,3,5 y PRACTICAS SUGERIDAS 1. VISUALIZACIÓN DE LOS PROBLEMAS DE LA CALIDAD DE LA ENERGÍA 2. DETERMINACION DE LA RESPUESTA DE CARGAS NO LINEALES 3. MEDICION DE `POTENCIA EN CARGAS NO LINEALES 4. MEDICIONES DE DISTORSION DE CORRIENTE Y DE TENSIÓN 5. CORRECCIONES DE DISTORSIÓN ARMÓNICA 6. MEDICIONES DE LA CALIDAD DE LA ENERGIA 11.- BIBLIOGRAFÍA Y SOFTWARE BASICO COMPLEMENTARIO 1.- Power System Harmonics J. Arrillaga John Wiley and Sons (2003) 2.- Electric Power Quality R. G. Dugan Mc. Graw Hill (2002)

9 3.- Harmonics and Power Systems Fco. De la Rosa Publisher Power Quality C. Sankaran Ed. Fairmont (2003) 5.- Power Quality Measurement and Monitoring G. A. Mazur ATP publications/ Fluke 6.- Power Quality solutions Case studies for troubleshooters Ed. Fairmont 7.- La Calidad de la energía en los Sistemas Eléctricos G. E. Harper Limusa (2006) 8.- El ABC de la Calidad de la Energía G. E. Harper Limusa Paquetes computacionales sugeridos 1.- MATLAB 2.- Harmonics 3.- PQ Toy 4.- ATP 5.- HASIP (Univ. De Austin) 6.- PSCAD

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