Diseño e implementación de un módulo que permita la generación de armónicos y su corrección para el análisis y monitoreo con un analizador virtual de red

Abstract

En esta investigación se realiza un análisis de la generación y corrección de las principales fuentes de distorsión armónicas encontradas comúnmente en las redes eléctricas domiciliarias y algunas industriales como son las generadas por los motores eléctricos y dispositivos electrónicos, información que permite iniciar el proceso de construcción de un equipo que genere estas distorsiones, mediante un regulador de velocidad que usa silicon controlled rectifier (SCR) bidireccional para el control de fase. Para la corrección de armónicos, se analizan algunas soluciones que van desde filtros activos o dispositivos generadores de energía reactiva hasta filtros pasivos que están conformados por elementos resistivos, inductivos y capacitivos (RLC) en sus diferentes configuraciones, entre ellas se escoge los sintonizados por ser una aplicación didáctica con la que se puede eliminar una frecuencia específica o un armónico específico usando el fenómeno de resonancia de los mismos que hace selectiva su respuesta. En la implementación del filtro, al usarse elementos inductivos y capacitivos (LC), se selecciona un capacitor de tipo comercial y se diseña el inductor que trabajará a la frecuencia específica, el que se construye usando núcleos comerciales y se comprueba su eficiencia para los cuatro primeros armónicos impares, analizando la red con un equipo comercial de la marca Fluke, donde se verifica que cumplen con el objetivo de reducir armónicos a valores normalizados dentro de la regulación de la Agencia de Regulación y Control De Electricidad (ARCONEL). Para realizar el monitoreo, control y corrección de los armónicos de forma didáctica, se ha diseñado una interfaz de usuario o Human Machine Interface (HMI), usando el programa Laboratory Virtual Instrument Enginnering Workbench (LabVIEW) de National Instruments desde donde se hace la adquisición de la señal usando un acondicionador de voltaje y comunicación mediante la data adquisition (DAQ) 6008, se realiza a esta señal un filtrado y análisis espectral para determinar la distorsión armónica total e individual, por lo que se instala un sistema embebido para realizar este proceso mediante un computador incorporado desde donde se visualiza localmente o incluso remotamente al incluir una red de datos. Para probar la eficiencia de los filtros de armónicos, se comprueba la reducción de las distorsiones totales e individuales con un equipo comercial en el que se concluye que dicha reducción cumple con los objetivos planteados donde lo principal es construir un módulo didáctico que cumpla con estas características y se hacen recomendaciones para la construcción de inductores y filtros en general.