Prueba rectificador de media onda

Para determinar el comportamiento de la tarjeta en la estimación de armónicos individuales y distorsión armónica total, fue necesario introducir una carga que pudiera generar una corriente distorsionada con un contenido armónico que permitiera determinar la exactitud en la estimación para armónicos de orden 40. Por esta razón, se implementa un circuito rectificador de media onda que genera las señales de salida presentadas en la figura 4.13.a-b para una tensión de entrada de 160 V y una carga de 30 Ω.

a)

b)

Figura 4.13. Señales en la carga del rectificador de media onda. a) Señal de tensión adquirida por el CAD de la tarjeta. b) Señales de tensión y corriente adquirida por un osciloscopio.

Estas señales distorsionadas poseen una alta componente DC, debido a esto, la pinza fluke I400s resulta inadecuada para sensar la corriente de este montaje, entonces se utiliza pinza fluke I30s con una sensibilidad de 100 mV/A, que aunque posee un rango de corriente de entrada reducido, resulta idónea al aprovechar la totalidad del rango de entrada del conversor para bajas corrientes, reflejando de esta manera la flexibilidad de la tarjeta para adaptarse a otras pinzas de corriente. Se realiza un barrido en AC disminuyendo la tensión de alimentación desde 167 VP hasta aproximadamente el 10% de su valor y se adquieren

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son seleccionados en 120 V y 40 A, las Figuras 4.14 y 4.15 presentan los resultados obtenidos para los parámetros de tensión y corriente, se evidencia que a condiciones nominales, los valores estimados por la tarjeta son análogos a los calculados por el analizador.

Figura 4.14. Armónicos individuales de tensión en la carga.

Figura 4.15. Armónicos individuales de corriente en la carga.

Se adquieren dos muestras instantáneas de cada parámetro para cada variación de tensión de alimentación. Las figuras 4.16 y 4.17 presentan los máximos errores, relativos al

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equipo patrón y respecto a la norma, en las mediciones realizadas para la totalidad y el 10% del rango nominal. Para instrumentos clase S, la norma IEC 61000-4-7 indica el rango en el cual el valor obtenido se encuentra en conformidad con esta, las condiciones que se presentan en esta norma son:

• Si ≥ 3% entonces el error máximo permitido es ±5% • Si < 3% entonces el error máximo permitido es ±0,15% • Si ≥ 10% entonces el error máximo permitido es ±5% • Si < 10% entonces el error máximo permitido es ±0,5%

Donde _, son los valores medidos y _, son los valores nominales. Bajo este supuesto, cuando las mediciones de tensión fueron superiores al 3% del valor nominal, el máximo error respecto a la norma ocurre en la estimación de la componente DC con un valor de -3,859%, mediciones inferiores al 3 % arrojaron un error máximo en la estimación del armónico 8° de -0,088%. Por su parte, cuando la tensión de alimentación fue cercana al 10% del valor nominal, en mediciones superiores al 3% el máximo error ocurre nuevamente en la estimación de la componente DC con un valor de -44,155%, bajo esta misma condición, mediciones inferiores al 3 % arrojaron un error máximo para el armónico 2° de 0,296%.

Con algunas excepciones, debido a que las mediciones fueron tomadas instantáneamente y no de valores promediados,los errores relativos al analizador no son superiores al 10% en la estimación de armónicos cuando la magnitud de estos supera el 0,03% del valor nominal de tensión.

Para la estimación de armónicos y parámetros de corriente, el máximo error respecto a la norma para mediciones de corriente menores al 10% del valor nominal, se presenta en la estimación de la componente DC con un -0,026%cuando la corriente de entrada es 2,7 A, y de -0,056% nuevamente en la estimación de la componente DCpara una corriente de entrada del 0,26 A. En cuanto a los errores relativos al equipo patrón, los errores no superaron el 10% cuando la magnitud de los armónicos supero el 0,0025% del valor nominal.

Los errores en la estimación del nivel DC y por consiguiente en los valores RMS, pico y THD, pueden atribuirse a las pequeñas variaciones del nivel de offset de la señal acondicionada de tensión y corriente. Vale la pena aclarar que para la estimación de armónicos se deshabilito el ponderado Hanning debido a que se presentaban imprecisiones en el cálculo de la componente DC y armónicos pares.

Los resultados evidencian la limitación de la tarjeta en el cálculo de armónicos individuales muy pequeños. Este hecho puede atribuirse a la resolución del conversor analógico digital, el cual para señales de entrada que ocupen todo su rango dinámico, es capaz de detectar mínimo una tensión de 732 , este valor representa un 0,024% del rango nominal, lo que coincide aproximadamente con los resultados experimentales de la prueba. Debido a este hecho, se comprueba por qué los errores fueron considerables cuando las señales de entrada se aproximaron al 10% del valor nominal, bajo esta condición el conversor analógico digital no sería capaz de detectar señales inferiores al 0,25% de la

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señal de entrada. Por lo que si se desea estimar con mayor precisión armónicos con una magnitud más reducida, se requiere de un conversor A/D con una resolución de 16 bits o superior.

Figura 4.16. Errores relativos y respecto a la norma en la estimación de parámetros de tensión para condiciones nominales y 10% del rango nominal.

Figura 4.17. Errores relativos y respecto a la norma en la estimación de parámetros de corriente para condiciones nominales y 10% del rango nominal.

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