Effect of the Harmonic Voltage Distortion on the Efficiency of a Compact Fluorescent Lamp

Efecto de la distorsión armónica de voltaje en la eficiencia de una lámpara compacta fluorescente

En este artículo se evalúa el efecto de la distorsión armónica de voltaje sobre la eficiencia de una lámpara fluorescente compacta que es alimentada con un voltaje RMS y una frecuencia constante. Varios trabajos se han publicado acerca de la evaluación de lámparas fluorescentes compactas, pero el efecto de la distorsión de voltaje sobre la eficiencia aún es un tópico abierto. Este trabajo se enfoca en diseñar un experimento para estimar la eficiencia de una lámpara compacta fluorescente mientras cambia la distorsión armónica de voltaje de la fuente de alimentación. Se parte de un modelo matemático que representa un barraje susceptible a la distorsión armónica (alta impedancia) que alimenta la lámpara compacta fluorescente. Luego, el modelo matemático es reproducido a través de un banco de pruebas en un laboratorio de máquinas eléctricas rotativas. El banco de pruebas produce un barraje trifásico con voltaje y frecuencia constantes, y una distorsión armónica de voltaje variable. La lámpara fluorescente compacta es sometida a la variación de la distorsión armónica de voltaje mientras se registran sus variables eléctricas y los lúmenes producidos para estimar su eficiencia. Esta es una aproximación práctica para calcular la eficiencia de la lámpara, mientras que varios trabajos limitan su alcance midiendo solamente la eficiencia del convertidor de entrada. Los resultados experimentales muestran que una variación de la distorsión armónica de voltaje del 8 % en una lámpara fluorescente compacta reduce su eficiencia. Estos resultados ponen en evidencia la importancia de reducir los límites de distorsión armónica para reducir o prevenir el incremento de pérdidas de potencia causadas por componentes armónicos.

I. INTRODUCCIÓN

La necesidad de mejorar la eficiencia en el consumo de energía ha sido evidente en las últimas décadas. Por ello, todas las disciplinas trabajan para mejorar los procesos destinados a mejorar la producción y el consumo de energía [1-2]. Los nuevos desarrollos tecnológicos han incrementado la demanda de energía eléctrica de las cargas no lineales, que reducen la calidad de la energía de los sistemas de distribución. A nivel residencial, las cargas no lineales corresponden a ordenadores, teléfonos móviles, lámparas LED, lámparas fluorescentes compactas (CFL), etc. Estas cargas solicitan una corriente discontinua y, por tanto, deforman la forma de onda de la tensión de los sistemas de distribución [3].

Autoridades académicas e investigadores desarrollaron un taller sobre los armónicos del sistema eléctrico, en enero de 2014. Uno de los debates fue sobre los principales problemas de los armónicos en ese momento y en el futuro cercano. Como resultado de ese taller, se redactó y publicó una hoja de ruta [4]. Hay un tema específico en la distorsión de la tensión que dice: "Se informó de una reducción de la eficiencia de los equipos de los usuarios finales en los casos con alta distorsión de la tensión.