FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA Carrera de Ingeniería Electrónica y Control Carrera de Ingeniería Eléctrica

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1 FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA Carrera de Ingeniería Electrónica y Control Carrera de Ingeniería Eléctrica LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA 1. TEMA PRÁCTICA N 7 ANÁLISIS DE CIRCUITOS CON ONDAS DISTORSIONADAS 2. OBJETIVOS 2.1. Aplicar los conocimientos adquiridos en la teoría sobre análisis y manejo de ondas distorsionadas en circuitos eléctricos Comprobar que una onda distorsionada periódica puede descomponerse como una sumatoria infinita de ondas Senoidales (cosenoidales) de distinta fase, amplitud y frecuencia. 3. TRABAJO PREPARATORIO 3.1. Para las formas de onda de voltaje alterno: FORMA DE ONDA AMPLITUD V PICO-PICO Sinusoidal 3 V 6 V Triangular 4 V 8 V Cuadrada 5 V 10 V Tabla 1. Características de formas de onda de voltaje alterno Hallar las expresiones para encontrar los siguientes parámetros: 3.2. Valor Eficaz (RMS) - Descomposición armónica. Se debe determinar una expresión en función de n (orden del armónico). - Calcular la distorsión armónica total (THD).

2 3.3. Completar la siguiente tabla, considerando el voltaje de entrada de la Tabla 1 y una resistencia de carga igual a 100 Ω. NOTA: Para completar la tabla se debe utilizar las expresiones calculadas previamente y además se debe realizar la simulación de las mismas. En la tabla de debe colocar el valor de cada armónico en Amplitud y Fase. Figura 1. Circuito con carga resistiva Forma de Onda Valor Eficaz (V) Armónico THD% CALCULADO SIMULACIÓN Sinusoidal Triangular Cuadrada Sinusoidal Triangular Cuadrada Tabla 2. Tabla de armónicos para forma de onda sinusoidal, triangular y cuadrada

3 3.4. Para un rectificador no controlado de media onda con carga R y RL cuyo voltaje de entrada es Vpico = 2 V RMS, determine las expresiones para calcular: - En la carga: Voltaje DC, Voltaje RMS, Corriente DC, Corriente RMS, Factor de forma, Factor de rizado - En la línea: P, Q, S, f p, y f pd y THD de corriente. Completar la siguiente tabla, considerando un voltaje de entrada de Vpico = V, y una resistencia de carga igual a 1.2 kω (por lo menos de 10 W)y una inductancia de 33 mh. NOTA: Para completar la tabla se debe utilizar las expresiones calculadas previamente y además se debe realizar la simulación de las mismas. CARGA LÍNEA V DC (V) V RMS (V) I DC (ma) I RMS (ma) Factor forma Factor de rizado P (W) Q (VAR) S (VA) f p f pd THD Corriente % Carga R Carga RL CALCULADO SIMULACIÓN CALCULADO SIMULACIÓN Tabla 2. Tabla de características para un rectificador de media onda no controlado. IMPORTANTE: Tomar en cuenta que se debe traer las resistencias indicadas en los literales anteriores y las hojas de datos con los circuitos y las tablas correspondientes. 4. EQUIPO Y MATERIALES - Fuente de poder DC. - Osciloscopio. - Generador de Funciones. - Analizador de armónicos. - Multímetro.

4 - Puntas de prueba de voltaje - Pinza de corriente - Cable coaxial lagarto - Cables 5. PROCEDIMIENTO 5.1. Utilizar el generador de funciones para obtener la señal sinusoidal, cuadrada y triangular descritas en el trabajo preparatorio. Para la visualización de las señales colocar una resistencia, como se indica en la figura 1. Emplear el analizador de armónicos para tomar datos de amplitud y fase hasta el armónico 15, además tomar el valor del THD en la carga. Figura 2. Análisis de ondas distorsionadas 5.2. Con el módulo de un rectificador no controlado de media onda con carga R, y carga RL (ver Figura 2), repita las mediciones solicitadas en el literal 6.1 y adicionalmente tomar datos de valor DC y RMS del voltaje sobre la carga, así como S, P, Q, f p, f pd y THD de corriente de línea, para las distintas señales estudiadas. Figura 3. Módulo de un rectificador de media onda

5 6. INFORME 6.1. Presentar las formas de onda obtenidas en la práctica del laboratorio. Realizar una tabla comparativa entre los valores calculados, medidos y simulados con su respectivo cálculo de errores y comentar los valores obtenidos Indicar cuál es el efecto de tener una onda distorsionada (con alto contenido armónico) en un sistema eléctrico de potencia Indique que normativa regula en el Ecuador la inyección de armónicos a la red y describa los puntos más importantes Conclusiones y recomendaciones Bibliografía Referencias. 7. REFERENCIAS [1] José Rodríguez; Pablo Lezana; Samir Kouro and Alejandro Weinstein. Power Electronics Handbook, Single-phase Controlled Rectifiers [2] C. J. Savant and G. L. Carpenter, Diseño electrónico circuitos y sistemas. [3] N. Mohan, T. Undeland, W. Robbins, "Electrónica de Potencia: Convertidores, Aplicaciones y diseño". Elaborado por: Revisado por: Ing. Nataly Pozo Viera, M.Sc. Dr. Alberto Sánchez / Dr.-Ing. Marcelo Pozo