Implementación de un analizador de energía eléctrica trifásico usando redes Adaline y bobinas Rogowski con circuito integrador

Implementation of a three-phase electrical power analyzer using Adaline networks and Rogowski coils using Adaline networks and Rogowski coils with integrator circuit

En este trabajo, se desarrolló y implementó un Analizador de Energía Eléctrica Trifásico utilizando la Red Adaline. El sistema se diseñó para descomponer las tensiones e intensidades de cada fase en sus armónicos correspondientes. Se utilizaron transformadores de pequeña potencia y circuitos con amplificadores operacionales para sensar las tensiones. Para sensar las intensidades, se emplearon bobinas Rogowski y una etapa subsiguiente con un circuito acondicionador de señal que realiza funciones de amplificación e integración. Estos componentes se ajustaron cuidadosamente para evitar distorsiones en las señales sensadas. Las señales fueron procesadas por un microcontrolador de bajo costo, el AtMega 328P, optimizando los recursos en la programación de la red Adaline. Las fórmulas utilizadas para medir las magnitudes trifásicas y por fase se basaron en el Estándar IEEE 1459. Para validar el sistema propuesto, se realizaron mediciones en un tablero industrial de tres conductores accesibles y se compararon los resultados con los obtenidos mediante una pinza amperimétrica Fluke 375. Los resultados demostraron el correcto funcionamiento del analizador y la precisión y exactitud de las medidas de valores eficaces de tensiones, intensidades y sus armónicos.

INTRODUCCIÓN

En los últimos años se viene experimentando un crecimiento en el uso de cargas eléctricas de tipo no lineal tanto en el sector comercial como en el industrial en la región latinoamericana. Este tipo de cargas son, en muchos casos, cargas de electrónica de potencia que incluyen diodos, tiristores, IGBTs y otros dispositivos no lineales, los cuales introducen distorsión armónica en las intensidades que consumen, y como consecuencia se produce distorsión en la tensión de alimentación, al circular dichas intensidades en los transformadores y demás impedancias del sistema eléctrico de utilización 1-4. Se han realizado muchas investigaciones sobre la definición y aplicación de índices que cuantifiquen la calidad de energía eléctrica en las condiciones citadas de distorsión armónica, dando como resultado diversos estándares de magnitudes e índices, entre los que destaca el estándar IEEE 1459, como uno de los más referenciados 5. En dicho estándar se dan las definiciones más actuales de las magnitudes de calidad de energía en sistemas trifásicos con hilo neutro, destacando la potencia activa, potencia reactiva, potencia aparente, factor de potencia, etc, las cuales deben aplicarse en la implementación de medidores eléctricos para garantizar una mayor Habilidad de las medidas y poderlas interpretar correctamente para diagnosticar y predecir fallas. Tales equipos medidores se denominan analizadores de redes eléctricas o analizadores de calidad de energía eléctrica, y tienen diversas formas constructivas, características y aplicaciones, pudiendo ser analizadores portátiles de mano, analizadores para instalación en tableros o analizadores que incluyen solo la parte de sensado y procesamiento de magnitudes, situando el sistema de visualización de forma centralizada en sistemas SCADA, entre otros tipos 6.