Medición de la calidad de la energía en instalaciones eléctricas

Información de fondo

Una fuente de alimentación eléctrica perfecta proporcionaría una forma de onda de voltaje sinusoidal de frecuencia constante con magnitud invariable. En el trabajo diario, las fuentes de alimentación se desvían de esta situación ideal porque las cargas del sistema varían, y pueden producirse fenómenos transitorios y apagones. Si la calidad de la energía de la red es buena, las cargas conectadas a ella funcionarán de manera satisfactoria y eficiente. Sin embargo, una calidad de energía insuficiente puede provocar averías en la maquinaria, en los sistemas de control eléctrico o en las computadoras conectadas a la red de suministro eléctrico.

Las mediciones de la calidad de la energía definen el grado en que un suministro práctico se asemeja a la situación ideal en términos de contaminación armónica, potencia reactiva y desequilibrio de carga.

Esto implica mediciones en el suministro incluyendo frecuencia, interrupciones, parpadeo, voltaje armónico e interarmónico, variaciones de voltaje como inmersiones, sobrevoltaje temporal o cambios rápidos y desequilibrio de voltaje. La norma EN50160 define las características del voltaje de alimentación de la electricidad por los sistemas de distribución pública para estas mediciones. La norma también incluye límites de aceptación (véase tabla).

Cómo se mide la calidad de la energía

El osciloscopio digital portátil R&S^®®Scope Rider RTH incorpora ocho instrumentos de prueba en un dispositivo robusto y a batería, lo que lo convierte en una solución perfecta para esta aplicación. Cuatro canales de entrada aislados con clasificación CAT IV 600 V permiten mediciones en sistemas trifásicos sin comprometer la seguridad y sin la necesidad de costosas sondas diferenciales de alto voltaje. La capacidad de registro a largo plazo, junto con la funcionalidad de historial, permite monitorear y capturar cambios de señal que varían lentamente o sucesos raros, como lo requiere la norma EN50160. Una pantalla táctil capacitiva permite ajustar fácilmente los ajustes mientras las teclas específicas proporcionan un acceso rápido a funciones importantes. Para mediciones en áreas de alto riesgo, la interfaz WLAN integrada permite la operación remota desde un tablet o incluso un teléfono inteligente.

Armónicos y factor de potencia

Con la opción de análisis de armónicos R&S^®RTH-K34 se miden fácilmente los armónicos hasta el 64º orden y se determina la distorsión armónica total (THDr y THDf).

Al presionar AUTOSET el osciloscopio detecta de manera automática la frecuencia fundamental dentro de un rango de 10 Hzy 1 kHzlo que también posibilita la medición de redes eléctricas como en aviones. Los valores instantáneos de magnitud, fase y frecuencia de cada componente armónico pueden visualizarse, así como el valor máximo desde el inicio. Los resultados se pueden comparar con la EN50160 o con los límites definidos por el usuario.

La identificación de la fuente de armónicos no deseados requiere medir el factor de potencia de cargas individuales. Entre las funciones automáticas de medición del osciloscopio se encuentran la potencia activa y reactiva, así como la medición directa del factor de potencia.

Apagones, fallas o variaciones de voltaje

Las fallas de voltaje y los apagones se detectan fácilmente con el disparador de ancho. Compara la anchura de impulso medida con un límite de tiempo definido para detectar impulsos que son más cortos o más largos que un intervalo de tiempo determinado. En combinación con la opción de historial y memoria segmentada R&S^®RTH-K15, los usuarios pueden capturar y recopilar eventos no deseados durante un largo período de tiempo y analizarlos más tarde. Con la marca de tiempo de cada registro guardada automáticamente, los usuarios pueden correlacionar fácilmente averías de la red eléctrica con otros sucesos en la red de distribución eléctrica para identificar fuentes de problemas.

Las variaciones de voltaje se monitorean eficientemente usando el modo de registro. A partir de cualquier conjunto de hasta cuatro mediciones automáticas del osciloscopio, los resultados quedan registrados automáticamente hasta 23 días. Las variaciones horarias, diarias o semanales en el voltaje, la frecuencia o cualquier otra medición relevante pueden descubrirse fácilmente.

Resumen

La verificación de problemas de la calidad de la energía y de depuración en instalaciones eléctricas exige realizar una serie de mediciones muy diferentes. Con ocho instrumentos de prueba en un dispositivo robusto y a batería, el osciloscopio digital portátil R&S^®RTH es una solución flexible y potente para esta aplicación. Entre las funciones incorporadas se encuentran mediciones automáticas de factor de potencia y de voltaje, así como registro para definir variaciones de voltaje intermitentes y a largo plazo. Las caídas de voltaje pueden grabarse mediante funciones de disparo ampliadas, como el ancho de impulso en combinación con la opción historial del R&S^®RTH-K15. La opción de software R&S^®RTH-K34 permite un análisis armónico automático. Las variaciones de voltaje se monitorean eficientemente usando el modo de registro. A partir de cualquier conjunto de hasta cuatro mediciones automáticas del osciloscopio, los resultados quedan registrados automáticamente hasta por 23 días. Las variaciones horarias, diarias o semanales en el voltaje, la frecuencia o cualquier otra medición relevante pueden descubrirse fácilmente.