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Questions and Answers
¿Cuál es la característica principal de una función periódica?
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¿Qué se entiende por el período (T) de una función periódica?
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En el contexto de la Serie de Fourier, ¿cómo se denomina la componente con n=1?
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Los armónicos de una función periódica se caracterizan por tener:
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La expresión de una función periódica en términos de la Serie de Fourier incluye:
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¿Cuál es el valor típico de THD para una señal sinusoidal?
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¿Qué indica un THD alto en una señal eléctrica?
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¿Cuál es el límite de THD impuesto por la norma IEC-EN50160 para distorsión armónica?
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¿Qué característica de la señal se mide mediante el THD?
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¿Qué parámetro está relacionado con la calidad de la señal en términos de distorsión armónica en corriente?
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¿Qué describe mejor la distorsión armónica total (THD) en una señal cuadrada?
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Según IEC 61000, ¿qué deben hacer los fabricantes respecto a los armónicos de corriente?
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¿Cuál es la definición del factor de potencia?
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¿Qué armónicos son los más frecuentemente medidos por los distribuidores de energía?
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¿Cuál es la regla general sobre la compensación de armónicos?
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¿Cómo se representa el factor de potencia en términos de armónicos?
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¿Cuál es la característica principal de las señales periódicas cuando se suman senos de distinta frecuencia?
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¿Qué se obtiene al sumar senos con distintas amplitudes y frecuencias que son múltiplos entre sí?
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¿Qué se considera una buena práctica respecto a los armónicos?
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En una serie de Fourier, ¿qué tipo de términos existen si la onda es impar?
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¿Qué indica un factor de potencia medido diferente al cos ϕ?
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¿Cuál es la función del espectro en frecuencia en relación a los armónicos?
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¿Cuáles son los tipos de filtros mencionados para eliminar armónicos?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la distorsión armónica total (THD) es correcta?
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¿Qué ocurre con la tensión media cuando se trata de una onda impar en la serie de Fourier?
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¿Qué describe mejor la función de la Transformada Rápida de Fourier (FFT)?
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¿Qué se puede inferir sobre la señal periódica al aumentar el número de armónicos en la suma?
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En la serie de Fourier, ¿qué tipo de armónicos se presentan en las funciones alternadas?
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¿Qué sucede con el armónico en relación a la frecuencia del fundamental?
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¿Cuál es una consecuencia de la presencia de armónicos en la corriente?
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¿Qué tipo de cargas son consideradas no lineales?
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¿Qué se busca al suprimir los armónicos en una instalación eléctrica?
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¿Cómo se normalizan los valores de tensión de los armónicos?
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¿Cuál de los siguientes equipos podría generar armónicos?
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¿Qué problema NO se asocia con la presencia de armónicos?
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¿Qué tipo de armónicos se considera que son nulos en una onda cuadrada?
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¿Qué determina que una señal no cumpla los requisitos de calidad según la norma EN 50160?
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¿Cuál es el primer armónico significativo en una onda cuadrada modificada de N niveles?
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¿Qué forma de onda se obtiene al disminuir los niveles de una onda cuadrada?
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¿Qué efecto tiene aumentar el número de niveles en una onda cuadrada modificada?
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¿Qué característica presenta una onda sinusoidal modificada de N niveles?
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¿Cuál es la fórmula para determinar el número de niveles en una generación de onda multinivel?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta sobre los armónicos de una onda?
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¿Qué tipo de onda tiene el menor número de armónicos cuando se utiliza un mayor número de niveles?
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¿Cuál de las siguientes ondas no cumple con los estándares de calidad según EN 50160?
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¿Qué sucede cuando algunos armónicos desaparecen y otros disminuyen su amplitud en una señal?
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Study Notes
Señales Eléctricas
- Señales eléctricas periódicas son aquellas cuyas magnitudes se repiten a intervalos regulares.
- El período (T) es el tiempo entre repeticiones sucesivas.
- Un ciclo es la parte de la función que abarca un período T.
- Existen diferentes formas de onda como sinusoidal, triangular y cuadrada.
- La serie de Fourier descompone cualquier función periódica en una suma de términos sinusoidales.
- La componente fundamental tiene la misma frecuencia que la función original f(t).
- Los armónicos tienen frecuencias que son múltiplos de la frecuencia fundamental.
- El espectro armónico muestra la amplitud de cada armónico en función de su frecuencia.
- La serie de Fourier describe la descomposición de cualquier señal periódica en una suma de senos y cosenos.
Suma de Senos
- Señales senoidales con la misma amplitud pero distintas frecuencias, producen una señal periódica.
- Señales senoidales con distinta amplitud y frecuencias múltiples, producen una señal periódica, que tienden a ser quasi-cuadradas en tanto más armónicos se sumen.
Propiedades de la Serie de Fourier
- Una onda impar satisface la condición f(t) = f(-t).
- En la serie de Fourier de una onda impar solo existen términos seno.
- La tensión media es 0.
- Solo hay armónicos impares.
Espectro de Frecuencias
- El espectro de frecuencias es un histograma que indica la amplitud de cada armónico en función de su rango.
- La transformada rápida de Fourier (FFT) permite cambiar entre el dominio temporal y el frecuencial.
Onda Cuadrada
- La amplitud de cada armónico es una fracción de la amplitud del fundamental.
- La frecuencia de cada armónico es un múltiplo de la frecuencia fundamental.
Espectro de Frecuencias, Onda Cuadrada
- El valor de la tensión de los armónicos se normaliza respecto a la amplitud del armónico fundamental.
- Los primeros armónicos (impares) son los más significativos. Los armónicos pares tienen valores nulos.
Armónicos
- Los armónicos están provocados por las cargas no lineales.
- Una carga no lineal hace que la corriente circulante no tenga la misma forma sinusoidal que la tensión de alimentación.
- Los equipos con electrónica de potencia son cargas no lineales típicas (p.e. rectificadores, inversores).
¿Por qué suprimir los Armónicos?
- La presencia de armónicos reduce la calidad de la energía.
- Puede causar sobretensiones y deformaciones de la tensión.
- Puede ocasionar mal funcionamiento de los equipos.
- Puede producir calentamiento en transformadores y condensadores de compensación.
- Puede generar errores de medida.
- Puede inducir interferencias en redes de comunicación y control o líneas telefónicas.
¿Quién debe cumplir la normativa?
- Los fabricantes deben cumplir la IEC 50160 y la IEC61000.
Parámetros de la Señal
- Distorsión Armónica Total (THD): expresa en porcentaje la distorsión total de la señal.
- Amplitud relativa: representa la amplitud de un armónico específico en relación al armónico fundamental.
- Factor de Potencia: indica la relación entre la potencia activa y la potencia aparente.
THD
- La THD indica la diferencia entre una onda sinusoidal y cualquier otra forma de onda.
- Valores bajos de THD indican una señal similar a la sinusoide.
- Existe una normativa que limita el THD en la red.
Valores Típicos de THD
- Sinusoidal: 0.00%
- Cuadrada: 49,70%
- Triangular: 12,60%
Onda Triangular, THD
- La distorsión armónica total de una onda triangular es del 13%.
Normativas
- IEEE929 y IEC61727 establecen límites para la distorsión armónica total (THD).
- IEC 61000 define valores para armónicos impares, y la forma de realizar la medición.
Amplitud Relativa
- Es la amplitud de un armónico especifico con respecto al armónico fundamental.
- Representado en porcentaje (% ).
- La norma EN 50160 establece límites para la amplitud relativa de los distintos armónicos.
Factor de Potencia
- El Factor de Potencia se define como la relación entre la potencia activa (P) y la potencia aparente (S).
- Una primera indicación de la presencia significativa de armónicos es cuando el factor de potencia medido es diferente del coseno de phi (FP < cos φ).
Calidad de la Señal
- Los armónicos de rango impar son los más frecuentes.
- Para una compensación adecuada, se deben considerar los armónicos hasta el rango 25.
- La compensación de armónicos hasta el rango 13 es obligatoria.
Cómo eliminar los armónicos
- Posicionamiento adecuado de las cargas.
- Uso de filtros pasivos.
- Uso de filtros activos.
- Se deben considerar los diversos tipos de ondas, como Onda Cuadrada, Onda Modificada, Onda Cuadrada de N Niveles y Onda Sinusoidal Modificada
Tipos de Filtros
- Filtros Pasivos: Redes LC sintonizadas a la frecuencia del armónico que se desea eliminar. Introducen pérdidas de potencia.
- Filtros Activos: Reinyectan en fase opuesta los armónicos, manteniendo la forma de onda sinusoidal de la red. Compuestos de elementos pasivos y transistores controlados.
Formas de Onda Periódicas
- Hay diversas formas de onda periódicas: sinusoidal, cuadrada, triangular, etc.
- Se deben calcular diferentes parámetros para analizar su calidad, tales como THD.
- También existen diversos niveles de modificación de ondas.
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Description
Este cuestionario explora conceptos clave relacionados con señales eléctricas periódicas y la suma de senos. Se abordan temas como el período, las formas de onda y la serie de Fourier, que permite descomponer funciones periódicas complejas. También se examinan las señales senoidales y su impacto en la creación de señales periódicas.
