Analizador de redes eléctricas monofásicas

UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL ESTADO DE MORELOS

Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería

“ANALIZADOR DE REDES ELÉCTRICAS

MONOFÁSICAS”

TESIS

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO ELÉCTRICO

PRESENTA:

JOSÉ LUIS SÁNCHEZ SOLIS

ASESOR: Dr. OUTMANE OUBRAM

CUERNAVACA, MORELOS, SEPTIEMBRE 2014

DEDICATORIA

Dedico este proyecto y toda mi carrera universitaria a mis padres José Luis

Sánchez López y Evangelina Solis Herrera, quienes han dado su mayor esfuerzo

para que yo haya llegado hasta donde estoy ahora, me enseñaron con el ejemplo

buenos principios y valores, que ahora forman parte de mi ser día con día.

A mis hermanos Evangelina Sánchez Solis, Diana Laura Sánchez Solis y Jesús

Sánchez Solis, que han compartido a mi lado cada día, me han hecho reír y han

sufrido conmigo. Compartiéndolo todo en familia, alegrías y tristezas.

A mis compañeros de clase y amigos que me han ayudado a descubrir que

siempre hay tiempo para todo y que sin importar nada, por más oscuro que se vea

el camino, siempre habrá una manera para llegar a donde tú quieras.

A quienes han decidido compartir un poco de su vida conmigo: amigos, conocidos

y extraños, quienes llegaron sin esperarlo y dejaron una parte de ellos conmigo.

Ellos quienes me regalaron vivencias, recuerdos y sonrisas.

Sin ustedes este trabajo no hubiera sido posible y no sería quien soy.

José Luis Sánchez Solis

AGRADECIMIENTOS

A todas y cada una de las personas que he conocido a lo largo de mi vida, que me

han dado buenas y malas experiencias, momentos inolvidables y memorias que

difícilmente podre dejar de recordar y forman parte de quien soy hoy en día.

A mis compañeros y amigos más cercanos durante mi carrera Erik Gustavo

Guerrrero Medina, Carlos Aaron Lopez Martinez, Jorge Alfredo Villegas Sotelo y

Estefanía Vega Camacho, con quienes compartí momentos de incomprensión total

ante temas extraños, tropiezos, alegrías y logros.

A mi asesor de tesis, el Dr. Outmane Oubram; al Dr. Mario Limón Mendoza y al Dr.

Luis Cisneros Villalobos quienes me apoyaron con su tiempo en la realización de

este trabajo, además de impulsarme a seguir adelante con mis metas.

A todos y cada uno de los maestros que he tenido a lo largo de mi vida quienes

me brindaron su conocimiento, valor humano y experiencia.

"Nuestras virtudes y nuestros defectos son inseparables, como la fuerza y la

materia. Cuando se separan, el hombre no existe"

-Nikola Tesla

INDICE GENERAL RESUMEN………………………………………………………………………………….I

OBJETIVO GENERAL………………………………...…………………………………II

OBJETIVOS ESPECIFICOS…………………………………………………………….II

CAPITULO 1. PROBLEMA DE CALIDAD DE LA ENERGIA ………………......... 1

1.1 ¿Que es un problema de calidad de la energía? ....................................... 1

1.2 Importancia actual ………………………………...………………………….... 2

CAPITULO 2. MARCO TEORICO ………………...…………………………..……… 4

2.1 La señal de corriente alterna (CA)…………………..…………………………4

2.2 Parámetros importantes de la corriente alterna………………..……………..4

2.3 La señal de corriente directa……………………………………………………5

2.4 Valor pico ……………………………………….………………………………. 6

2.5 Valor eficaz de la corriente y el voltaje (RMS) …………..………………….. 6

2.6 Potencia ………………….…….………………………….……………………. 7

2.6.1 Potencia activa o promedio …...……......……….…………………….. 8

2.6.2 Potencia activa entre los elementos básicos R, L y C……..…………9

2.6.2.1 La resistencia.……….……………....…………………...….……..9

2.6.2.2 El capacitor………………………...……………...………………10

2.6.2.3 El inductor……………………………..…………………………..11

2.6.3 Potencia aparente……………………………………..…………...……12

2.6.4 Potencia reactiva………………………………………..……………….13

2.7 Factor de potencia (F.P.)……………………………………….……………...13

2.8 Relación entre los tres tipos de potencia…………………………….………13

2.9 Armónicos……………………………………………………………………….16

2.10 Distorsión armónica total (THD)…………………………………….……….18

2.11 LabVIEW……………………………………………………….………………19

CAPITULO 3. DESCRIPCION DEL HARDWARE………………………......………23

3.1 Descripción de la tarjeta NI MyDAQ………………………...………………..23

3.1.1 Entrada analógica (AI)………………….……………………....……….23

3.1.2 Salida analógica (AO)…………………………..………..……………..23

3.1.3 Entradas/Salidas Digitales (DIO)………………..…..…………………25

3.1.4 Fuentes de alimentación………………..……...…………...………….25

3.1.5 Multímetro digital (DMM)……………………….……………………….25

3.2 Requerimientos y diseño de hardware…...…………………...….………….25

3.2.1 Adquisición de datos………………….…..………………….…...…….26

3.2.2 Número de canales…………………………………………….………..29

3.3 Acondicionamiento de señales…………………………………....…...……..29

3.3.1 Acondicionamiento de la señal de voltaje…….…………...…………30

3.3.2 Acondicionamiento de la señal de corriente…………...…………….31

CAPITULO 4. DISEÑO DEL INSTRUMENTO VIRTUAL……….……..…………...33

4.1 Bloques de adquisición de datos…………………………....…….…...……..34

4.2 Bloques de análisis de señales…………………………………...………….39

4.3 Bloques específicos para análisis de calidad de energía………...……….41

4.4 Adquisición de señales……………………………………..…………………46

4.5 Análisis y visualización de datos…………………………...………………...48

4.6 Etapa de limpiado y visualización de errores………………...….…………..51

CAPITULO 5. PRUEBAS Y ANALISIS DE RESULTADOS…………….………….52

5.1 Descripción del montaje………..………………………………..……...……..52

5.2 Pruebas del analizador de redes eléctricas monofásicas…………………53

5.2.1 Pruebas con Taladro Bosch…………………………………..………..54

5.2.1.1 Resultados obtenidos con el analizador de redes eléctricas

para la carga 1……………….……………....……………………54

5.2.1.2 Resultados obtenidos con el módulo LVDAM-EMS para la

carga 1……………………………………………………………..57

5.2.1.3 Comparación entre los resultados obtenidos para la

carga 1…….………………………………………………………..59

5.2.2 Pruebas con sierra caladora Bosch GST 85PB……...………..……..61


para la carga 2………………..…..…………………………….…61


carga 2……………………………………………………………..64


carga 2……………………………………………………………..66

5.2.3 Pruebas con estufa eléctrica ISB.……..……….……………...……....67


para la carga 3……………..…………………..……….…………68


carga 3……………………………………………………………..71


carga 3………………………………….…………………………..73

5.2.4 Comparación entre resultados del instrumento virtual diseñado y

análisis matemático………….….…..……….…………………...……..73

5.2.4.1 Resultados obtenidos con el analizador de redes

eléctricas……..……..……………………………………….……..74

5.2.4.2 Resultados obtenidos por el software matemático MatLab….74

CAPITULO 6. CONCLUSIONES………….…….……………………………….…….76

6.1 Áreas de oportunidad…………………...……………………….….….……..77

INDICE DE FIGURAS Fig. 2.1. Señal de voltaje senoidal (CA) …………...………………..………….…….. 4

Fig. 2.2. Señal de voltaje continuo (CD) …….………………..……..….………….… 5

Fig. 2.3. Onda de corriente alterna ..………….……………………..…………..……. 6

Fig. 2.4. Circuitos equivalentes en potencia para excitación de CD y CA …...…… 7

Fig. 2.5. Circuitos básicos alimentados por una fuente de CA ……………...…...... 9

Fig. 2.6. Potencia promedio o activa en un elemento resistivo …………….…….. 10

Fig. 2.7. Potencia promedio o activa en un elemento capacitivo ………….……... 11

Fig. 2.8. Potencia promedio o activa en un elemento inductivo ……..……….….. 12

Fig. 2.9. Triangulo de potencia …….………………………………………….…..…. 14

Fig. 2.10. Circuito alimentado por una fuente de CA …………..…….……...….… 14

Fig. 2.11. Relación de potencias ………………………….…….…………........…... 15

Fig. 2.12. Ejemplo de panel frontal de LabVIEW ……………….………………….. 21

Fig. 2.13. Ejemplo de diagrama de bloques de LabVIEW ……………..………….. 22

Fig. 3.1. Diagrama de bloques del hardware de NI MyDAQ …………….…..….... 24

Fig. 3.2. Diagrama de bloques del Hardware necesario para el analizador de redes

eléctricas monofásicas ……………………………………….………......…………... 26

Fig. 3.3. Comparación de una señal de CA en tiempo y grados ………...………. 27

Fig. 3.4. Acondicionamiento de voltaje, diagrama esquemático …….…………… 31

Fig. 3.5. Acondicionamiento de corriente, diagrama esquemático …….………… 32

Fig. 4.1. VI DAQmx Create Virtual Channel ……………………………...………… 34

Fig. 4.2 VI DAQmx Timing ……………………………………………..…..…….…… 36

Fig. 4.3 VI DAQmx Start Task ..………………………………………………...….… 37

Fig. 4.4. VI DAQmx Read …………………………………………………....……..… 38

Fig. 4.5. VI Frequency ……………………………………………..………………….. 39

Fig. 4.6. VI RMS ……………………………………………….………………………. 40

Fig. 4.7. VI Initialize System …………………………….……………………………. 41

Fig. 4.8. VI Spectrum …………………...………….…..………………………….….. 42

Fig. 4.9. VI THD ……………………………….…...……………………………….…. 43

Fig. 4.10. VI Power Values ……………………………………….…………………... 44

Fig. 4.11. VI Energy Values ………………………………………..…………………. 45

Fig. 4.12. Etapa de adquisicion de señales ……………………….…….………….. 47

Fig. 4.13. Etapa de analisis y visualizacion de datos …………………….……. 49-50

Fig. 4.14. Etapa de limpiado y visualización de errores …………….…………….. 51

Fig. 5.1. Diagrama esquemático de la conexión física del módulo LVDAM-EMS y el

analizador de redes eléctricas diseñado ……………………..…….……………..... 52

Fig. 5.2. Conexiones físicas de los instrumentos …………………..……………… 53

Fig.5.3. Carga 1, Taladro Bosch Modelo 684 ………………………..………….….. 54

Fig. 5.4. Graficas de voltaje y corriente del sistema para la carga 1 ………...…... 55

Fig.5.5. Parámetros básicos determinados por el analizador de redes eléctricas

para la carga 1 ……….…………………………..……………………….…….……... 55

Fig. 5.6. Armónicos de voltaje presentes con la carga 1 conectada …….…….… 56

Fig. 5.7. Armónicos de corriente presentes con la carga 1 conectada ……......… 57

Fig. 5.8. Graficas de voltaje y corriente con la carga 1 conectada …………..…... 58

Fig. 5.9. Analizador de armónicos de voltaje con la carga 1 conectada ……..….. 58

Fig.5.10. Analizador de armónicos de corriente con la carga 1 conectada ….…. 59

Fig.5.11. Carga 2, Sierra caladora Bosch Modelo GST 85PB …………….….….. 61

Fig. 5.12. Graficas de voltaje y corriente del sistema para la carga 2 ………...…. 62


para la carga 2 …………………….……………………………..……………...….…. 62

Fig. 5.14. Armónicos de voltaje presentes con la carga 2 conectada ………..….. 63

Fig. 5.15. Armónicos de corriente presentes con la carga 2 conectada ……..….. 64

Fig. 5.16. Graficas de voltaje y corriente con la carga 2 conectada ………..……. 65

Fig. 5.17. Analizador de armónicos de voltaje con la carga 2 conectada ……..… 65

Fig.5.18. Analizador de armónicos de corriente con la carga 2 conectada .….…. 66

Fig.5.19. Carga 3, estufa eléctrica caladora Marca ISB ……………………..……. 68

Fig. 5.20. Graficas de voltaje y corriente del sistema ……………………..………. 68


para la carga 3 ……………………..……………………………………..……...……. 69

Fig. 5.22. Armónicos de voltaje presentes con la carga 3 conectada ………..….. 70

Fig. 5.23. Armónicos de corriente presentes con la carga 3 conectada ……..….. 70

Fig. 5.24. Graficas de voltaje y corriente con la carga 3 conectada ………..……. 71

Fig. 5.25. Analizador de armónicos de voltaje con la carga 3 conectada ……..… 72

Fig.5.26. Analizador de armónicos de corriente con la carga 3 conectada …..…. 72

Fig.5.27. Señal de corriente mostrada por el analizador de redes eléctricas

monofásicas ………………………………………………………………...…..……... 74

Fig. 5.28. Armónicos detectados por el analizador de redes eléctricas empleando

bloques de análisis mediante fft de la señal de entrada ………………....……..… 74

Fig. 5.29. Señal de entrada visualizada con MatLab ……………………..……….. 75

Fig. 5.30. Armónicos presentes en la señal de entrada encontrados mediante

fft ……………………..……………………………………………………..………….... 75

Fig. 5.31. Armónicos presentes en la señal de entrada presentados en grafico de

barras ……………..…………………………………..………………….…….……….. 75

INDICE DE TABLAS Tabla 3.1. Relación de número de muestras, frecuencia de muestreo, Ѳ y Ø.…..28

Tabla 4.1. Métodos de cableado disponibles en LabVIEW…………………………41

Tabla 4.2. Frecuencias nominales disponibles en LabVIEW……………………….42

Tabla 5.1. Magnitudes eléctricas determinadas por el analizador de redes, para la

carga 1……………..………………………………………………….………………......56

Tabla 5.2. Datos agrupados tanto del analizador de redes diseñado como del

módulo LVDAM-EMS, para la carga 1………….……………………………………..60

Tabla 5.3. Porcentaje de diferencia entre mediciones obtenidas por el instrumento

y el módulo LVDAM-EMS, para la carga 1……………….……………………..…….60


carga 2……………………………………………………………..……………………...63


módulo LVDAM-EMS, para la carga 2……………………………….………………..67


carga 3…………………………………………………………..………………………...69


módulo LVDAM-EMS, para la carga 3………………………………………………..73

I

RESUMEN.

En el presente trabajo se describe la forma en la cual se diseñó, construyó y avaló

un analizador monofásico para redes eléctricas, usando instrumentación virtual

con la utilización del software LabVIEW. El dispositivo permite la medición de

tensión y corriente alternas, variables que se emplean para análisis de calidad de

la energía como: armónicos, potencia y energía en redes monofásicas en tiempo

real, con el fin de buscar alternativas para la eliminación de problemas derivados

de distorsiones presentes en la red. El proceso global de diseño del dispositivo

incluye: una etapa de acondicionamiento de señales, en la cual se adaptan las

señales analógicas de la red eléctrica a valores aceptables para su

procesamiento; una etapa de digitalización y procesamiento de las señales

analógicas de entrada, la cual se realizó con el uso de una tarjeta de adquisición

de datos, modelo NI MyDAQ de la compañía National Instruments para la

obtención de señales digitales en conjunto con un programa diseñado en el

software LabVIEW que mostrara la información de las formas de onda de la red y

determinara las variables empleadas para un análisis de calidad de la energía.

II

OBJETIVO GENERAL

Diseñar y construir un analizador monofásico de redes eléctricas con un sistema

de adquisición de datos de una señal monofásica comercial de 127v, 60Hz, la

señal será adaptada y enviada hacia una computadora personal para su análisis,

realizar el procesamiento y visualización a través del software LabVIEW.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Capturar señales monofásicas de tensión y corriente con frecuencias de 60 Hz y

convertirlas a señales digitales para su procesamiento.

Obtener una interfaz de usuario amigable, por medio del diseño y elaboración de

un programa adecuado a través del software LabVIEW; la interfaz debe ser capaz

de mostrar adecuadamente numérica los resultados de: voltaje, corriente,

armónicos, frecuencia, potencia y energía.

Realizar pruebas con el dispositivo elaborado a diferentes cargas específicas y

comparar los resultados obtenidos con el módulo de adquisición de señales

LVDAM-EMS de la marca LabVolt, para comprobar la viabilidad del dispositivo

diseñado.

CAPITULO 1

PROBLEMA DE CALIDAD DE LA ENERGIA

La energía eléctrica representa el principal insumo de consumo humano que

mueve al mundo; si se carece de ella, las empresas, comercios y hogares se

detendrían, las economías enteras entrarían en crisis. Por este motivo es vital

saber administrarla, así como tener un suministro óptimo de la misma.

En el sector residencial correspondiente al 26% del consumo eléctrico nacional [1]

la administración efectiva de la energía eléctrica así como contar con una señal

senoidal de corriente alterna confiable y sin distorsiones, favorecerá un ahorro en

el costo de la energía eléctrica y elevara el tiempo de vida de aparatos sensibles a

variaciones en la alimentación.

La calidad de la energía eléctrica es un término que significa diferentes cosas para

diferentes tipos de personas; puede definirse como una ausencia de

interrupciones, sobretensiones y deformaciones producidas por armónicas en la

red y variaciones de voltaje RMS suministrado al usuario; esto referido a la

estabilidad del voltaje, la frecuencia y la continuidad del servicio eléctrico. Una

definición más concisa de este término menciona que: la calidad de la energía es

un conjunto de límites eléctricos que permite que el equipo funcione de manera

prevista, sin pérdida significativa de rendimiento o expectativa de vida [2].

Asimismo se ha determinado que uno de los problemas más comunes que

ocasiona el mal uso de energía eléctrica en los circuitos eléctricos es la calidad de

esta, ya que influye en la eficiencia de los equipos eléctricos que la utilizan.

Actualmente, la calidad de la energía es el resultado de una atención continua; en

años recientes esta atención ha sido de mayor importancia debido al incremento

del número de cargas sensibles en los sistemas de distribución, las cuales por sí

solas, resultan ser una causa de la degradación en la calidad de la energía

eléctrica.

1.1 ¿Que es un problema de calidad de la energía?

Podemos decir que existe un problema de calidad de la energía eléctrica cuando

ocurre cualquier distorsión de la tensión, la corriente o la frecuencia que provoque

la mala operación de los equipos de uso final y deteriore la economía o el

bienestar de los usuarios; asimismo cuando ocurre alguna interrupción del flujo de

energía eléctrica.

Los efectos asociados a problemas de calidad de la energía son:

Incremento en las pérdidas de energía.

Reducción de la vida útil de equipos sensibles a distorsiones de suministro.

Daños a la producción, a la economía y la competitividad empresarial.

Incremento del costo, deterioro de la confiabilidad, de la disponibilidad y del

confort.

1.2 Importancia actual

Hoy en día, el estudio de la calidad de la energía eléctrica ha adquirido mucha

importancia y tal vez la razón más importante es la búsqueda del aumento de

productividad y competitividad de las empresas. Asimismo porque existe una

interrelación entre calidad de la energía eléctrica, la eficiencia y la productividad y

en el sector doméstico ayudaría a evitar el gasto económico ocasionado por las

pérdidas de energía en las distorsiones.

Para aumentar la competitividad las empresas requieren optimizar su proceso

productivo mediante:

El uso de equipos de alta eficiencia como motores eléctricos, bombas, etc.

La automatización de sus procesos mediante dispositivos electrónicos y de

computación (micro controladores, computadores, PLC, etc.).

La reducción de los costos vinculados con la continuidad del servicio y la

calidad de la energía.

La disminución de las pérdidas de energía.

Evitar los costos por sobredimensionamiento y tarifas.

Evitar el envejecimiento prematuro de los equipos.

La proliferación de equipos de control y automatización han aumentado los

problemas de confiabilidad en la producción. Pues los equipos electrónicos son

una fuente de perturbaciones para la calidad de la energía eléctrica ya que

distorsionan las ondas de tensión y corriente. Por otro lado los equipos de control

y automatización son muy sensibles a distorsión o alteración de la magnitud en la

onda de tensión por lo que una variación en la calidad de la energía eléctrica

puede ocasionar fallas que paralicen la producción ocasionando tiempo perdido y

costos de producción inesperados.

En el ámbito doméstico, las deformaciones de onda debido a armónicos presentes

en la onda de alimentación provocan que los equipos, sobretodo electrónicos,

reduzcan su vida útil al causar un mayor deterioro de equipos diseñados para

funcionar con ondas sin perturbaciones. Además se pueden provocar variaciones

en el nivel de voltaje que pueden llegar a afectar componentes de equipos

sensibles.

Entonces hay que convivir con el problema y encontrarle soluciones cada vez más

óptimas, para lo cual el estudio de los fenómenos de la calidad de la energía es

indispensable.

En lo que se refiere a la compatibilidad electromagnética (EMC), la Norma NMX-

J550-ANCE de Compatibilidad electromagnética, en su apartado 4-30 (técnicas de

prueba y medición), nos dice que es necesario medir las características de la

energía eléctrica.

Los parámetros de calidad de energía que se consideran en esta norma mexicana

son frecuencia, magnitud de la tensión, parpadeos o flickers, depresiones de

tensión o sags, incrementos de tensión o swells, interrupciones de tensión,

transitorios de tensión, desbalances de tensión en el suministro, tensiones

armónicas e inter-armónicas, y variaciones de tensión rápidas [3]. Por tanto, un

estudio de calidad de energía completo debe contemplar esos parámetros, aunque

en forma práctica y considerando el objetivo de la medición, pueden medirse todos

o algunos de los fenómenos que se indican en dicha norma mexicana. La

dificultad en definir cuales de estos parámetros eléctricos tomar en cuenta para un

estudio de calidad de la energía se explica debido a la interacción entre la calidad

de la energía y el equipo susceptible, dos dispositivos o equipos idénticos pueden

reaccionar de manera diferente ante los mismos parámetros de calidad de

energía, esto, debido a la tolerancia de los componentes usados en su fabricación

[2].

El reto para las compañías suministradoras es controlar los niveles crecientes de

distorsión en sus redes. Dichos niveles se producen por la suma de cargas no

lineales de tipo industrial y comercial, así como por la gran cantidad de pequeñas

cargas domésticas no lineales.

Sin la instrumentación de políticas públicas orientadas a mitigar esos efectos,

tanto los usuarios, como las compañías suministradoras sufrirán cada día con

mayor agudeza la falta de calidad de la energía eléctrica en sus sistemas y

equipos, afectándose de una manera creciente la competitividad y la productividad

de nuestra economía.

Flickers: Impresión subjetiva de la fluctuación luminosa, causados por fluctuaciones en la tensión de

alimentación [2].

CAPITULO 2

MARCO TEORICO

2.1 La señal de corriente alterna (CA)

Una señal de corriente alterna es una forma de onda que se repite en el tiempo

con una frecuencia definida f, la cual determina el número de repeticiones que

tendrá en un segundo, con un periodo fundamental T, en la Fig. 2.1 se presenta

una señal alterna de voltaje con algunos parámetros importantes como el periodo

(T). (De forma breve se hará referencia a este tipo de señal como CA y para una

señal de corriente directa como CD)

Fig. 2.1. Señal de voltaje senoidal (CA) [4].

2.2 Parámetros importantes de la corriente alterna

La señal de CA de la Fig. 2.1 puede escribirse matemáticamente para la corriente

y voltaje por las ecuaciones (2.1) y (2.2).

( ) ( ) (2.1)

( ) ( ) (2.2)

Dónde:

= Frecuencia angular, en (

).

= Frecuencia, en .

= Tiempo, en segundos.

= valor máximo o valor pico de corriente.

= Valor máximo o valor pico de voltaje.

Ѳ= Ángulos de fase.

Nota: y Ѳ es un desplazamiento que puede sufrir la señal a lo largo del eje

horizontal, en el eje es el tiempo y se ve reflejado como un adelanto o retardo de

la señal, sobre un punto fijo, no tiene efecto sobre la amplitud máxima de la señal.

Para la señal eléctrica de voltaje √ y la frecuencia es de 60 Hz.

2.3 La señal de corriente directa

Cuando el campo eléctrico aplicado al conductor tiene el mismo sentido, aunque

varíe en intensidad, la corriente resultante se denomina continua. Tiene la

propiedad de circular siempre en un mismo sentido, su amplitud no varía con el

tiempo, y cuya frecuencia es cero. Se representa mediante una función lineal de la

forma y=mx + n, en la que la pendiente es cero (m=0) y la función se reduce a la

ecuación y=n, cuya representación gráfica se muestra en la Fig. 2.2.

Fig. 2.2. Señal de voltaje continuo (CD) [5].

2.4 Valor pico

Valor de tensión máximo alcanzado por la onda senoidal en determinado tiempo;

magnitud entre el punto inicial (v=0) y el punto máximo de la forma de onda

(cresta). En la Fig. 2.3 se muestra una señal alterna donde se han especificado

algunos parámetros importantes.

Fig. 2.3. Onda de corriente alterna (con valores significantes indicados) [6].

2.5 Valor eficaz de la corriente y el voltaje (RMS)

Para tener una medida cuantitativa de una señal de corriente o voltaje de CA, el

valor instantáneo no es representativo debido a que su valor cambia con el tiempo,

y su promedio es cero. Una opción es contar con un parámetro que relacione la

potencia suministrada por una fuente de CD con la que suministra una fuente de

CA, y este valor es el eficaz o RMS (Root Mean Square).

En el circuito de la Fig. 2.4 (a), la potencia que consume el resistor es constante,

cuando esta misma resistencia se conecta a una fuente senoidal (Fig. 2.4 b), la

potencia que demanda la fuente es , la cual es la potencia promedio.

Las fuentes de señales diferentes, tienen el mismo efecto en el elemento de

circuito. De este razonamiento surge el concepto de “valor eficaz”, esto es, la

fuente de CA puede ser considerada como una fuente de CD de valor √ . El

valor eficaz se usa tanto para señales de corriente como de voltaje.

Fig. 2.4. Circuitos equivalentes en potencia. (a) Fuente de excitación de CD. (b) Fuente de excitación de CA.

El valor eficaz para la corriente y el voltaje están dados por las ecuaciones (2.3) y

(2.4):

√

∫ ( )

(2.3)

√

∫ ( )

(2.4)

Cuando la señal ( ) o ( ) es una senoidal pura, como las expresadas por las

ecuaciones (2.1) y (2.2), el valor eficaz que se obtiene es:

√ (2.5)

√ (2.6)

2.6 Potencia

La potencia se define como: la cantidad de energía eléctrica consumida por algún

equipo en un tiempo determinado y puede ser representada por la ecuación 2.7.

(2.7)

Dónde:

= la energía en joules (J).

= el tiempo en segundos (s).

= potencia en

(

) ( )

La potencia que proporciona o disipa un sistema eléctrico se encuentra en

términos de corrientes y de voltajes, un concepto que surge de esto es la potencia

instantánea, la cual es el producto del voltaje por la corriente en el dominio del

tiempo, se define como:

( ) ( ) (2.8)

En donde el voltaje v y la corriente i son funciones del tiempo. Pero como la

ecuación (2.8) puede variar en el tiempo, es necesario obtener la potencia

promedio la cual en forma cuantitativa, se define por la ecuación:

∫ ( ) ( )

(2.9)

Donde P es la integral de v(t) por i(t) en un solo periodo.

En el caso de CA, en donde se tienen corrientes y voltajes variantes, la potencia

que esta fuente le transmite a una resistencia, un capacitor y a un inductor, tienen

efectos diferentes al caso cuando la excitación es por CD. Para este caso se

definen tres tipos de potencia que son:

Potencia activa o promedio (P).

Potencia reactiva (Q).

Potencia aparente (S).

2.6.1 Potencia activa o promedio.

Las señales de corriente y voltaje están descritas por las ecuaciones (2.1) y (2.2),

y al aplicarlas a la ecuación (2.9), se obtiene la ecuación (2.10) que es el valor de

la potencia promedio para señales de CA.

( ) (2.10)

Las unidades de la potencia activa son los Watts y es la energía que la carga

gasta para generar trabajo, tal como el movimiento de un motor, etc.

2.6.2 Potencia activa entre los elementos básicos R, L y C

En una red eléctrica se encuentran conectadas diferentes tipos de cargas cuyo

comportamiento puede ser modelado con los 3 elementos de circuitos básicos que

son: el resistor (R), el inductor (L) y el capacitor (C). En la Fig. 2.5. (a), (b) y (c) se

muestra el diagrama del circuito eléctrico para un resistor, capacitor e inductor,

respectivamente, alimentado por una fuente de CA.

Fig. 2.5. Circuitos básicos alimentados por una fuente de CA, (a) Resistor, (b) Capacitor, (c) Inductor.

2.6.2.1 La resistencia

La resistencia eléctrica se define como la oposición de un material conductor al

paso de corriente por el mismo. Dicho de otra manera, la oposición de los átomos

del conductor al flujo delos electrones libres portadores de carga [7].

Si la señal de voltaje del circuito de la Fig. 2.5. (a), con Ѳ=0, es:

( ) ( ) (2.11)

Por la ley de Ohm la corriente que circula por ella es:

( )

( ) (2.12)

Fig. 2.6. Potencia promedio o activa en un elemento resistivo [4].

La gráfica de la corriente y el voltaje para un circuito con una carga puramente

resistiva de la Fig. 2.6, donde se observa que ambas señales están en fase y la

única diferencia es en amplitud. La potencia instantánea (p) tiene una forma

senoidal con el doble de frecuencia con respecto a las ondas de voltaje y corriente

y un nivel de CD, donde la potencia promedio corresponde a este nivel de CD

identificado por el valor de offset de dicha onda, es decir, el desplazamiento

vertical representado por P.

2.6.2.2 El capacitor

El capacitor es un elemento capaz de almacenar energía en un determinado

tiempo y liberarla a través de una carga en un lapso determinado de tiempo [7].

La relación corriente voltaje para un capacitor es:

(2.13)

Si la fuente de voltaje con Ѳ=0, es:

( ) ( ) (2.14)

La corriente que circula es:

( ) (2.15)

Dónde:

La cantidad

, se le denomina reactancia de un capacitor, se representa

mediante y se mide en Ohms; es decir,

.

En las gráficas de corriente, voltaje y potencia instantánea para el capacitor de la

Fig. 2.7 se observa que la corriente adelanta 90° al voltaje. Al calcular la potencia

promedio con la ecuación (9), se tiene que Ѳ=0°, Ø=90°, por lo que:

( ) .

Fig. 2.7. Potencia promedio o activa en un elemento capacitivo [8].

2.6.2.3 El inductor

El inductor es un elemento que permite almacenar energía en determinado tiempo

para después entregarla al circuito, descargándose en otro lapso determinado de

tiempo [7].

La relación corriente voltaje para el inductor es:

Si la señal de corriente con Ø=0, es:

( ) ( ) (2.16)

El voltaje de este elemento es:

( ) (2.17)

Donde . La cantidad , se le denomina reactancia inductiva, se

representa por , y sus unidades son Ohms. Las formas de onda del circuito de la

figura 5 (c) de la Fig. 2.8, donde el voltaje adelanta 90° a la corriente. Al calcular la

potencia promedio con la ecuación (9), Ѳ=90°, Ø=0°, por lo que

( ) .

Fig. 2.8. Potencia promedio o activa en un elemento inductivo [4].

En general, un dispositivo puramente reactivo (que contiene capacitores e

inductores) la potencia activa (promedio) es igual a cero, debido a que la corriente

y el voltaje se desfasan ±90°. Esto significa que son elementos que no absorben

energía.

2.6.3 Potencia aparente

Un parámetro de vital importancia es la potencia aparente, se define como: la

potencia máxima que “aparentemente” puede suministrar una fuente senoidal a

una carga determinada [9]. Esta potencia está dada por las unidades de volt-

amperes, denotado como VA, cuya ecuación es:

(2.18)

Como se puede observar en la ecuación anterior, solo se considera a los valores

eficaces de la corriente y el voltaje, sin considerar la naturaleza de la carga

alimentada. Cuando la carga es puramente resistiva la potencia aparente es igual

que la potencia activa.

2.6.4 Potencia reactiva

La potencia reactiva se define como: la potencia eléctrica que se intercambia entre

el campo magnético de un inductor y la fuente que lo excita o el campo eléctrico

de un capacitor y la fuente que lo excita, se denota como Q, y sus unidades son

los volt-amperes reactivos, denotados como VAR’s [9]. Matemáticamente se

expresa en la ecuación 2.19.

( ) (2.19)

Dónde: ( ) es el ángulo por el cual el voltaje adelanta a la corriente.

Tomando en cuenta la sección anterior, donde se mostró para el inductor y el

capacitor existe un ángulo de fase de 90°, al aplicarle la ecuación (2.19), cuando el

elemento del circuito es resistivo, , por lo que .

2.7 Factor de potencia (F.P.)

El factor de potencia es un indicador de la eficiencia con la que se está

aprovechando la energía suministrada a una carga determinada.

Matemáticamente se calcula por la ecuación (2.20) [10].

(2.20)

Debido a que ( ) no puede tener magnitud mayor que uno, la magnitud del

factor de potencia no puede ser mayor a este.

Para el caso en que las señales de corriente y de voltaje son senoidales puras, el

factor de potencia es:

( ) (2.21)

El factor de potencia puede ser de dos tipos, adelantado o atrasado, donde el

adelanto o el atraso se refiere a la fase de la corriente con respecto al voltaje. Así,

una carga inductiva tendrá un F.P. atrasado y una carga capacitiva un F.P.

adelantado.

2.8 Relación entre los tres tipos de potencia

La potencia activa (P) y reactiva (Q) tienen diferentes significados y no pueden ser

sumados aritméticamente. Sin embargo, pueden ser representados

apropiadamente en forma de una magnitud vectorial denominada potencia

compleja [9], que se define como:

(2.22)

El módulo de esta potencia es algo que se denomina potencia aparente y su

expresión es:

| | √ ………….. (2.23)

De forma gráfica estas ecuaciones pueden ser vistas con un triángulo, llamado

triángulo de potencia, Fig. 2.9, en donde el cateto adyacente al ángulo ( ) esta

representada por la potencia activa P, el cateto opuesto por la potencia reactiva Q

y la hipotenusa es la potencia aparente | |. Cuando una carga no tiene elementos

reactivos tanto Q como el ángulo ( ) son cero, lleva a que S y P sean iguales,

es decir que Q=0.

Fig. 2.9. Triangulo de potencia [9].

Para apreciar los tres tipos de potencia se calculara cada uno de ellos así como el

F.P. para el circuito de la Fig. 2.10 con una impedancia Z=19+j5 alimentado por

una fuente de señal de CA, por simplicidad cada valor está representado en forma

fasorial.

Fig. 2.10. Circuito alimentado por una fuente de CA [9].

Dónde:

V=120 0° Volts

Z=19+j5Ω=19.64 14.74°Ohms

Por ley de Ohm:

(

) A

Para la potencia activa, se aplica la ecuación (2.10), como:

( ) ( )( ) (( ) ( ))

Lo que significa que la potencia consumida por la carga es 2.279 kW.

Para la potencia reactiva, se aplica la ecuación (2.19), como:

( ) ( )( ) (( ) ( ))

Este resultado indica que la reactancia está contribuyendo con 609.98 VARs al

circuito.

Para la potencia aparente se emplea la ecuación (2.18), como:

( )( )

Indica que la fuente proporciona al circuito una potencia aparente de 2.356 kVA.

Para el F.P., se emplea la ecuación 2.20, como:

F.P. es atrasado, ya que ( ) , es positivo, indica que la corriente

adelanta al voltaje y ( ) ( ). El triángulo de potencia de la Fig.

2.11 para este ejemplo, en esta imagen se pueden apreciar los resultados

obtenidos analíticamente.

Fig. 2.11. Relación de potencias.

2.9 Armónicos

Los armónicos son corrientes o tensiones cuyas frecuencias son múltiplos enteros

de la frecuencia fundamental de la alimentación. Por ejemplo, si la frecuencia

fundamental es de 60 Hz, la frecuencia del segundo armónico será 120 Hz, la

frecuencia del tercer armónico es de 180 Hz, etc. los armónicos son originados por

cargas no lineales que absorben corriente en breves periodos de tiempo, lo que

ocasiona la distorsión de la onda senoidal pura a diferencia de hacerlo

suavemente como lo haría una carga puramente resistiva con comportamiento

lineal. Estos impulsos bruscos crean ondas de corriente distorsionadas que

originan a su vez corrientes armónicas de retorno hacia el sistema eléctrico [11].

Este fenómeno de distorsión causado a la onda fundamental se manifiesta

principalmente en los equipos provistos de fuentes de alimentación que incluyen

en su composición diodos y capacitores, como son computadoras, impresoras,

etc.

La explicación eléctrica de este fenómeno es que el voltaje alterno de entrada una

vez que es rectificado por los diodos de la fuente, se usa para cargar un capacitor

de gran capacidad. Después de un semiperiodo, el capacitor se carga al valor

pico de voltaje de la onda senoidal de entrada, por ejemplo, 179 V para un sistema

de 127 VRMS. Entonces el equipo electrónico absorbe corriente de este voltaje

continuo para alimentar al resto del circuito.

Los datos más importantes a considerar de los armónicos generalmente son:

Amplitud: hace referencia al valor del voltaje o intensidad que presenta el

armónico.

Orden: hace referencia al valor de frecuencia del armónico referido con la

frecuencia fundamental (60 Hz) [12].

Gracias a una herramienta matemática conocida como teorema de Fourier que

indica que cualquier onda puede ser representada como la suma o combinación

de una serie de señales senoidales, teniendo en cuenta que su frecuencia

corresponde a un múltiplo de la frecuencia fundamental.

Si la señal cumple con ( ) ( ) para k=0, 1,2 y T el periodo de la señal y

además, satisface las dos condiciones siguientes:

Tener un número finito de discontinuidades, de máximos y de mínimos en

un periodo T.

Para cualquier , la integral ∫ | ( ) |

existe.

Entonces, la señal puede representarse como:

( ) ∑ [ ( ) ( )] (2.24)

∫ ( )

(2.25)

∫ ( ) ( )

(2.26)

∫ ( ) ( )

(2.27)

Dónde:

= Frecuencia angular

= Coeficientes de Fourier

N = Orden del armónico

T = periodo de la señal

También puede ser expresado en forma exponencial como:

( ) ∑

(2.28)

Con:

∫ ( )

(2.29)

Usando la descomposición de Fourier, las señales eléctricas de tensión y de

corriente se pueden escribir como:

( ) ∑ √ ( ) (2.30)

( ) ∑ √ ( ) (2.31)

Dónde:

= Valor medio de la señal de voltaje (componente de CD).

= Valor medio de la señal de corriente (componente de CD).

= Valor eficaz de la componente k de la señal de voltaje.

= Valor eficaz de la componente k de la señal de corriente.

= Ángulo de fase de la componente k de voltaje.

= Ángulo de fase de la componente k de corriente.

De la ecuación 2.30, se puede observar que cada una de las componentes

armónicas está caracterizada por tres parámetros: frecuencia, amplitud y ángulo

de fase.

Los valores eficaces de las señales son:

√

(2.32)

√

(2.33)

Para determinar el contenido armónico de una señal muestreada, se recurre a la

transformada discreta de Fourier (DTF).

La DFT básicamente consiste en una operación sobre una sucesión de puntos en

el dominio del tiempo [ ] para obtener una secuencia de puntos en el

dominio de la frecuencia [ ].

Esta última serie de puntos ( [ ]) también puede asimilarse a un muestreo en el

dominio de la frecuencia de una función ( ( )).

Las relaciones entre [ ] y [ ]están dadas por:

[ ] ∑ [ ]

(2.34)

[ ]

∑ [ ]

(2.35)

Con:

Si las N muestras se repiten indefinidamente en el tiempo, la función resultante en

el dominio de la frecuencia es discreta.

2.10 Distorsión armónica total (THD)

Una medida cuantitativa de que tanta distorsión tiene una señal con respecto al

armónico fundamental, es la distorsión armónica total THD (Total Harmonic

Distortion). Para calcular el THD de la corriente y el voltaje se utilizan las

ecuaciones (2.26) y (2.27).

√

(2.26)

√

(2.27)

Dónde:

= Es la magnitud de la n-ésima armónica de la señal de corriente y voltaje.

= Componente fundamental de la señal de corriente y voltaje (para señales

eléctricas es de 60 Hz).

El cálculo de THD implica obtener los coeficientes usando la ecuación (2.25), lo

cual cuando se quiere medir en forma directa es muy complejo, debido a que no

se tiene una expresión matemática definida para x(t). Sin embargo, una forma

alternativa de realizarla, es mediante el uso de técnicas de procesamiento digital

de señales. La digitalización de una señal es necesaria pues una señal analógica

no puede procesarse directamente por medio de una computadora, por estar

definida por una serie de tiempo de forma infinita, lo que involucraría tiempo de

procesamiento, memoria y recursos infinitos, tal hecho que no se puede conseguir.

Para ello necesitamos que la señal tenga una representación finita y esto lo

conseguimos digitalizando la señal y tomándola tramo a tramo.

Debido a la capacidad del software actual de registrar una señal y determinar el

contenido armónico de manera directa, el autor considera innecesario incluir

detalladamente, en este texto, ejemplos analíticos que expliquen estos procesos

matemáticos.

2.11 LabVIEW

LabVIEW constituye un revolucionario sistema de programación gráfica para

aplicaciones que involucren adquisición, control, análisis y presentación de datos

[13]. Las ventajas que proporciona el empleo de LabVIEW se resumen en las

siguientes:

• Se reduce el tiempo de desarrollo de las aplicaciones al menos de 4 a 10 veces,

ya que es muy intuitivo y fácil de aprender.

• Proporciona gran flexibilidad al sistema, permitiendo cambios y actualizaciones

tanto del hardware como del software.

• Da la posibilidad a los usuarios de crear soluciones completas y complejas.

• Con un único sistema de desarrollo se integran las funciones de adquisición,

análisis y presentación de datos.

• El sistema está dotado de un compilador gráfico para lograr la máxima velocidad

de ejecución posible.

• Tiene la posibilidad de incorporar aplicaciones escritas en otros lenguajes.

LabVIEW es un entorno de programación destinado al desarrollo de aplicaciones,

similar a los sistemas de desarrollo comerciales que utilizan el lenguaje C o

BASIC. Sin embargo, LabVIEW se diferencia de dichos programas en un

importante aspecto: los citados lenguajes de programación se basan en líneas de

texto para crear el código fuente del programa, mientras que LabVIEW emplea la

programación gráfica o lenguaje G para crear programas basados en diagramas

de bloques [14].

Para el empleo de LabVIEW no se requiere gran experiencia en programación, ya

que se emplean iconos, términos e ideas familiares a científicos e ingenieros, y se

apoya sobre símbolos gráficos en lugar de lenguaje escrito para construir las

aplicaciones. Por ello resulta mucho más intuitivo que el resto de lenguajes de

programación convencionales.

LabVIEW posee extensas librerías de funciones y subrutinas. Además de las

funciones básicas de todo lenguaje de programación, LabVIEW incluye librerías

específicas para la adquisición de datos, control de instrumentación,

comunicación, análisis, presentación y guardado de datos.

Los programas desarrollados mediante LabVIEW se denominan Instrumentos

Virtuales (VIs), porque su apariencia y funcionamiento imitan los de un instrumento

real. Sin embargo son análogos a las funciones creadas con los lenguajes de

programación convencionales. Los VIs tienen una parte interactiva con el usuario y

otra parte de código fuente, y aceptan parámetros procedentes de otros VIs.

Todos los VIs tienen un panel frontal y un diagrama de bloques. Las paletas

contienen las opciones que se emplean para crear y modificar los VIs.

El Panel Frontal y el Diagrama de Bloques están conectados a través de los

terminales (elementos que sirven como entradas o salidas de datos). De la misma

forma que un indicador luminoso de la carátula de un instrumento está

representado como un diodo en la circuitería interna, en un programa en LabVIEW

ese mismo indicador luminoso estará representado en el Diagrama de Bloques

como una salida de tipo booleano sobre el que escribir un valor [15].

Panel Frontal

Se trata de la interfaz gráfica del VI con el usuario. Esta interfaz recoge las

entradas procedentes del usuario y representa las salidas proporcionadas por el

programa. Un panel frontal está formado por una serie de botones, pulsadores,

potenciómetros, gráficos, etc., un ejemplo de éste se muestra en la Fig. 2.12.

Cada uno de ellos puede estar definido como un control o un indicador. Los

primeros sirven para introducir parámetros al VI, mientras que los indicadores se

emplean para mostrar los resultados producidos, ya sean datos adquiridos o

resultados de alguna operación.

Fig. 2.12. Ejemplo de panel frontal de LabVIEW [13].

Diagrama de bloques

El diagrama de bloques constituye el código fuente del VI. En el diagrama de

bloques es donde se realiza la implementación del programa del VI para controlar

o realizar cualquier procesado de las entradas y salidas que se crearon en el panel

frontal, podemos observarlo en la Fig. 2.13.

El diagrama de bloques incluye funciones y estructuras integradas en las librerías

que incorpora LabVIEW. En el lenguaje G las funciones y las estructuras son

nodos elementales. Son análogas a los operadores o librerías de funciones de los

lenguajes convencionales.

Los controles e indicadores que se colocaron previamente en el Panel Frontal, se

materializan en el diagrama de bloques mediante los terminales.

Fig. 2.13. Ejemplo de diagrama de bloques de LabVIEW [13].

CAPITULO 3

DESCRIPCION DEL HARDWARE

3.1 Descripción de la tarjeta NI MyDAQ

NI MyDAQ es una tarjeta de adquisición de datos portátil de bajo costo (DAQ). NI

MyDAQ proporciona entradas analógicas (AI), salidas analógicas (AO), entradas y

salidas digitales (DIO), de audio, fuentes de alimentación, y un Multímetro digital

(DMM) funciones en un compacto dispositivo USB.

Los circuitos integrados suministrados por Texas Instruments forma el poder y la

analógica / subsistemas S de NI MyDAQ. La Fig. 3.1 presenta la disposición y la

función de los subsistemas de NI MyDAQ.

3.1.1 Entrada Analógica (AI)

Hay dos canales de entrada analógica de NI MyDAQ. Estos canales pueden

configurarse como tensión diferencial de uso general de alta impedancia de

entrada o de entrada de audio. Las entradas analógicas son multiplexadas, es

decir, una sola convierte de analógico a digital (ADC) se utiliza para probar los dos

canales. En Modo de uso general, puede llegar a medir hasta ± 10 V señales. En

modo audio, los dos canales izquierdo y derecho representan entradas estéreo de

nivel de línea.

Las entradas analógicas se pueden medir hasta 200 kSamples/Seg por canal, por

lo que son útiles para la adquisición de forma de onda [16].

3.1.2 Salida Analógica (AO)

Hay dos canales de salidas analógicas del NI MyDAQ. Estos canales pueden

configurarse como la tensión de salida de propósito general o de salida de audio.

Ambos canales tienen un convertidor digital dedicado a analógico (DAC), por lo

que puede actualizar de forma simultánea. En el modo de uso general, puede

generar hasta ± 10 V de señales.

En el modo de audio, se pueden usar los dos canales de salidas estéreo de la

izquierda y la derecha. Las salidas analógicas se pueden utilizar en hasta 200

kSamples/Seg por canal, lo que los hace útiles para la generación de forma de

onda [16].

Fig. 3.1. Diagrama de bloques del hardware de NI MyDAQ [16].

3.1.3 Entradas / Salidas Digitales (DIO)

Hay ocho Entradas/Salidas digitales (DIO) líneas en NI myDAQ. Cada línea es una

Interfaz de funciones programables (PFI), lo que significa que se puede configurar

como un software de propósito general-tiempo de entrada o salida digital, o puede

actuar como una entrada de funciones especiales o de salida para un contador

digital [16].

3.1.4 Fuentes de alimentación

Hay tres fuentes de alimentación disponibles para su uso en NI myDAQ ± 15 V y

se pueden utilizar para los componentes analógicos de potencia, tales como

amplificadores operativos y reguladores lineales. +5 V que se puede utilizar para

darle poder digital a componentes tales como dispositivos de lógica.

La potencia total disponible para las fuentes de alimentación, salidas analógicas y

productos digitales está limitado a 500 mW (típico) / 100 mW (mínimo). Para el

cálculo de consumo de energía total de los suministros de energía, debe

multiplicar la salida de tensión por la corriente de carga de cada tren y los suma

juntos. Para consumo digital de potencia, multiplica 3,3 V por la corriente de carga.

Para consumo analógico de potencia, multiplica 15 V por la corriente de carga.

Para el uso de salida audio de 100 mW resta del presupuesto total de energía [16].

3.1.5 Multímetro digital (DMM)

El NI MyDAQ DMM proporciona las funciones para la medición de tensión (CC y

CA), resistencia a la corriente continua (DC y AC), y la caída de tensión en

mediciones del diodo.

El Multímetro Digital (DMM) Es un software-tiempo, por lo que actualiza las tarifas

que son afectadas por la de carga en el equipo y la actividad USB [16].

3.2 Requerimientos y diseño de hardware

Conexión directa a cualquier red eléctrica monofásica comercial 127 V con

corrientes máximas de 30 A.

Protección en la etapa de acondicionamiento de señales para evitar dañar la

tarjeta de adquisición de datos NI MyDAQ.

Los requerimientos de hardware a diseñar se pueden dividir en 3 bloques

funcionales, como se muestra en la Fig. 3.2, los cuales son:

Fig. 3.2. Diagrama de bloques del Hardware necesario para el analizador de redes eléctricas monofásicas.

Acondicionamiento: Su función principal es transformar el voltaje y la corriente de

cualquier red eléctrica a valores seguros, de tal manera que puedan ser

procesados por la tarjeta de adquisición de datos, tomando en cuenta las

restricciones de sus canales analógicos.

Tarjeta de adquisición de datos NI MyDAQ: Su función es tomar la señal

proveniente del bloque de acondicionamiento y digitalizarla para su posterior

procesamiento.

La velocidad de muestreo es uno de los parámetros más importantes a tomar en

cuenta para una medición adecuada de las variables eléctricas.

Computadora personal: Su función es interactuar con la tarjeta de adquisición de

datos y el software para el análisis, procesamiento y visualización de las señales,

haciendo posible la interfaz con el usuario.

3.2.1 Adquisición de datos

Con base en los aspectos fijados en el planteamiento del proyecto planteado se

demostrara que las características que posee la tarjeta de adquisición de datos NI

MyDAQ son suficientes para ser utilizada en esta aplicación.

Existen algunos puntos fundamentales a considerar, los cuales son:

Frecuencia máxima de muestreo.

Número de canales.

Modo de operación de los canales analógicos.

Nivel máximo de voltaje en los canales analógicos.

Frecuencia máxima de muestreo

Los parámetros que se requieren medir son: potencia activa, potencia reactiva,

potencia aparente y factor de potencia. La potencia activa y reactiva, pueden

calcularse con las ecuaciones (2.10) y (2.19), para esto, es necesario determinar

el ángulo de desfase entre la corriente y el voltaje. Para ello, es importante cumplir

con una frecuencia mínima de muestreo al digitalizar cada una de las señales de

corriente y voltaje. Dos aspectos importantes a tomar en cuenta son:

La frecuencia de la señal de corriente y la frecuencia de la señal de voltaje.

La precisión al determinar el ángulo.

Tanto la señal de corriente como la de voltaje tienen una frecuencia típica de 60

Hz. El periodo de tiempo de un ciclo completo es de 16.66 ms o en grados de 0° a

360°. Se puede realizar la comparación de una señal típica de CA en tiempo y en

grados de la Fig. 3.3.

Cada señal muestra que se adquiera, tendrá su equivalente a un determinado

número de grados. Según la cantidad de muestras que se tomen, será la precisión

que se tenga para determinar el ángulo de desfase. En la tabla 3.1 se observa la

precisión que se obtiene para el ángulo de desfase en función del número de

muestras por periodo.

Fig. 3.3. Comparación de una señal de CA en tiempo (a) y grados (b).

Se puede observar que a medida que se adquiere un mayor número de muestras

en un periodo de la señal, el error al momento de calcular el ángulo disminuye,

pero esto aumenta también la frecuencia de muestreo. Considerando esto, es

necesario que cada muestra adquirida represente un grado, esto es, 360 muestras

equivalentes a 360°. La mínima frecuencia de muestreo por canal está dada por la

ecuación (3.1), la cual representa una multiplicación entre el número de muestras

y la frecuencia de la señal [17] y nos ayudara a obtener la precisión deseada para

el dispositivo en relación con la frecuencia de la red.

( )( ) (3.1)

Sustituyendo los datos obtenidos en la tabla 3.1, tenemos que:

( )( ) ( )( )

La tarjeta de adquisición de datos NI MyDAQ cuenta con una velocidad de

muestreo de 200 ksamples/seg cuando se usa solo un canal. La frecuencia

máxima de muestreo a la cual debe operar la tarjeta determinada por la ecuación

(3.2), es función del número de canales que se necesitan.

( )( ) (3.2)

Sustituyendo los datos obtenidos, tenemos que:

( )( ) ( ) (

)

Como podemos apreciar obtenemos un valor máximo necesario de 43.2

ksamples/seg muy por debajo de los 200ksamples/seg que nos ofrece la tarjeta de

adquisición de datos myDAQ, por lo que se justifica su utilidad para el proyecto

planteado.

# de muestras por ciclo

Frecuencia de muestreo

(ksamples/seg)

Precisión (Grados)

40 2.4 9

80 4.8 4.5

120 7.2 3

160 9.6 2.25

200 12 1.8

240 14.4 1.5

280 16.8 1.28

320 19.2 1.125

360 21.6 1

400 24 0.9 Tabla 3.1. Relación de número de muestras, frecuencia de muestreo, Ѳ y Ø.

3.2.2 Número de canales

De acuerdo a los requerimientos del proyecto se necesitan de dos canales

analógicos de adquisición de datos, uno para la señal de voltaje de la onda de

entrada y otro para la señal de corriente, la tarjeta de adquisición de dato NI

MyDAQ cuenta precisamente con 2 canales analógicos para este fin, por lo cual

cumple con este punto de los requerimientos.

Nivel de voltaje máximo de entrada en los canales analógicos. Este punto de los

requerimientos del proyecto se debe al rango máximo que permite la tarjeta de

adquisición de datos NI MyDAQ para su funcionamiento sin presentar fallas o

incluso llegue a dañarse. Dichos valores son ±10 V de CD para la señal de voltaje

y ± 40mA.

3.3 Acondicionamiento de señales

La función principal de esta etapa es la de acondicionar el nivel de voltaje y

corriente de la señal de entrada a niveles más seguros.

Las características de las señales de entrada son:

Onda de voltaje senoidal de 60 Hz y 120 Vrms de amplitud.

Onda de corriente de 60 Hz y de amplitud variable desde 0 a 30 A.

La etapa de acondicionamiento debe ser capaz de:

Convertir la señal de voltaje y corriente a valores que varíen en el rango de

±10 V (Rango de operación de la tarjeta de adquisición).

Proporcionar un buen aislamiento eléctrico.

Existen varias formas de acondicionar las señales de corriente y de voltaje para

hacer mediciones en un circuito eléctrico (Tales como sensores de efecto Hall,

opto acopladores, etc.), sin embargo los más utilizados son los transformadores de

voltaje y de corriente, debido a que son una opción económica y confiable.

Proporcionan un aislamiento muy grande, de al menos 1200 V entre el primario y

el secundario para el caso de los transformadores de voltaje y de 600 A para el

caso de los transformadores de corriente. Dichos transformadores de voltaje y

corriente pueden ser usados para subir o bajar el voltaje o la corriente, en función

del embobinado entre el primario y el secundario, dicho principio es conocido

usualmente con el nombre de relación de transformación. Principio que indica el

aumento o decremento que sufre el valor de la tensión de salida con respecto a la

tensión de entrada, esto quiere decir, la relación entre la tensión de salida y la de

entrada. La tensión entre el bobinado primario y el bobinado secundario depende

de los números de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del

secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el triple de tensión.

3.3.1 Acondicionamiento de la señal de voltaje

Para esta etapa se utilizara un transformador de voltaje. Las características que

deberá cumplir son:

1. Voltaje en el primario de 120 Vrms.

2. El voltaje en el secundario de 1 Vrms a 7 Vrms (10 Vpico). Esto para

cumplir con el requerimiento de la entrada por canal analógico de ±10 V

como máximo.

Existe una amplia variedad de transformadores de voltaje que varían el nivel de

voltaje en el secundario, pero de acuerdo a los requerimientos para la entrada

analógica de la tarjeta de adquisición de datos, se usara un transformador de 120

Vca a 9 Vca con derivación central por lo cual utilizando esta característica

obtendremos a la salida 4.5 Vca. Para este caso la señal de voltaje pico-pico es de

aproximadamente ±6.4 V, cuyo valor de voltaje está dentro del rango de operación

de la entrada analógica de la tarjeta de adquisición de datos.

Un transformador nos da una protección eléctrica si existiera una falla en el lado

de la señal de entrada debido a su construcción, los devanados primario y

secundario no tienen ninguna conexión eléctrica físicamente lo que nos

proporciona una protección hacia la tarjeta de adquisición de datos. En la Fig. 3.4

se muestra el diagrama esquemático de la etapa de acondicionamiento de voltaje.

Fig. 3.4. Acondicionamiento de voltaje, diagrama esquemático.

3.3.2 Acondicionamiento de la señal de corriente

Las características que debe cumplir la etapa de acondicionamiento de corriente

son:

Corriente de entrada de hasta 30 A.

Reducir la corriente de entrada a un valor acorde a la tarjeta de adquisición

de datos, es decir, entre 0 y ±40mA.

Permitir una fácil conexión a la red eléctrica para realizar la medición de la

corriente.

Para cumplir con los requerimientos descritos usaremos un transformador de

corriente de núcleo dividido, los cuales existen comercialmente en una muy amplia

variedad de amplitud de corriente. Para el proyecto planteado se usara un

transformador con relación de 100 A a 50 mA con lo cual a 30 A de la señal de

entrada se enviara a la tarjeta una onda de corriente de aproximadamente 15 mA

por lo que se encontrara dentro del rango de operación aceptable para el canal

analógico de la tarjeta de adquisición de datos.

Al ser de núcleo dividido se facilitara la instalación en la señal de entrada ya que

es mucho más práctico conectar y desconectar el transformador.

Al igual que la etapa de acondicionamiento de voltaje al usar un transformador

como acondicionamiento de corriente se proporciona un aislamiento eléctrico entre

la señal de entrada y la de salida al no contar con conexiones físicas entre los

devanados del mismo. Lo cual provee una protección aceptable para el proyecto

planteado.

En la Fig. 3.5 se muestra el diagrama esquemático de la etapa de

acondicionamiento de corriente.

Fig. 3.5. Acondicionamiento de corriente, diagrama esquemático.

CAPITULO 4

DISEÑO DEL INSTRUMENTO VIRTUAL

En los capítulos anteriores se detalló el funcionamiento básico de un instrumento

capaz de medir la calidad de la energía eléctrica, así como también la forma en

cómo se diseñó el hardware mediante una tarjeta de adquisición de datos para

tomar una señal de entrada comercial de 127 Vca a 60 Hz. El siguiente paso es el

desarrollo de un instrumento virtual, el cual deberá ser capaz de llevar a cabo

varias funciones, tales como, controlar la adquisición de datos, procesar los datos

obtenidos, así como también realizar mediciones para determinar los valores de

corriente, voltaje, potencias y armónicos de la señal de entrada.

Para cumplir con los requerimientos antes mencionados bien se podría utilizar

cualquier lenguaje de programación, como, por ejemplo: Turbo C, C++, visual C,

etc., sin embargo, algunos de los puntos clave para elegir el lenguaje de

programación para el desarrollo de la aplicación podrían ser: el tiempo de

desarrollo, la complejidad del sistema requerido, herramientas que proporcionen,

adaptabilidad a software actual, compatibilidad con el hardware diseñado, etc.,

para el proyecto planteado del analizador de redes monofásico utilizaremos el

lenguaje de programación LabVIEW (acrónimo de Laboratory Virtual

Instrumentation Engineering Workbench) [13], por las razones siguientes:

Este lenguaje de programación opera en conjunto con la tarjeta de

adquisición de datos NI MyDAQ, por ser ambos de la misma marca

comercial.

Cuenta con todos los controladores necesarios para el funcionamiento de la

tarjeta y es sencillo incluir los controladores que se requieran.

Al ser un lenguaje de programación con un entorno grafico es mucho más

amigable que los lenguajes de programación tradicionales ya que se basa

en bloques con funciones preestablecidas.

Es un lenguaje de programación dedicado especialmente a aplicaciones de

instrumentación, automatización y control como medición y monitoreo.

Como ya hemos citado anteriormente los requerimientos del instrumento virtual a

diseñar para el analizador de redes eléctricas monofásicas son:

Visualización de las señales de voltaje y corriente.

Obtención del factor de potencia (F.P.).

Determinación de la potencia activa.

Determinación de la potencia reactiva.

Determinación de la potencia aparente.

Obtención del espectro de armónicos.

Determinación de la distorsión armónica total (THD).

Para cumplir con cada uno de los objetivos mencionados se utilizaran bloques

específicos que se describirán brevemente a continuación, para comprender su

funcionamiento y saber el porqué de su aplicación en el desarrollo del instrumento

virtual elaborado.

4.1 Bloques de adquisición de datos

DAQmx Create Virtual Channel (VI)

Crea un canal virtual o conjunto de canales virtuales y los añade a una tarea.

Las características de este VI son del tipo E/S del canal, como pueden ser: la

entrada analógica, salida digital, o salida del contador; puede ser usado para la

medición o generación, obteniendo valores como voltaje, corriente,

temperatura, etc. para su uso, Fig. 4.1.

Fig. 4.1. VI DAQmx Create Virtual Channel.

Task in. Especifica que tarea se agregara a los canales virtuales

que crea este VI.

Task out. Es una referencia a la tarea que se crea después que

este VI corre, la tarea contiene todos los canales virtuales creados.

Physical channels. Especifica los nombres de los canales físicos

usados para crear los canales virtuales.

Name to assign. Especifica un nombre a asignar al canal virtual

que crea este VI. Si no determina un valor a esta entrada, NI-DAQmx utiliza el

nombre del canal físico como el nombre del canal virtual.

Maximum value. Especifica en unidades el valor máximo que se

espera medir.

Minimum value. Especifica en unidades el valor mínimo que se

espera medir.

Error in. Describe las condiciones de error que se hayan

producido antes de este nodo.

Error out. Contiene información sobre el error, proporciona la

función de error estándar.

DAQmx Timing (VI)

Configura el número de muestras a adquirir o generar y crear un buffer si es

necesario. Las características de este VI corresponden al tipo de

temporización, Fig. 4.2.

Fig. 4.2. VI DAQmx Timing.

Task in. Es el nombre de la tarea o una lista de los canales

virtuales a los que se aplicara la operación, si se proporciona una lista de

canales NI-DAQmx crea una tarea automáticamente.

Task out. Es una referencia a la tarea después de la función de

este VI.

Rate. Especifica la frecuencia de muestreo, esto en muestras por

canal por segundo.





DAQmx Start Task (VI)

Lleva a la tarea al estado de ejecución para iniciar la medición o generación. El

uso de este VI es necesario en algunas aplicaciones y opcional en otras, Fig. 4.3.

Fig. 4.3. VI DAQmx Start Task.




Task out. Es una referencia a la tarea después de la operación de

este VI.





DAQmx Read (VI)

Lee las muestras de la tarea o los canales virtuales que se especifiquen. Las

características de este VI especifican el formato que tendrán las muestras, ya sea

leer una sola muestra o varias muestras a la vez y si se leerán uno o múltiples

canales, Fig. 4.4.

Fig. 4.4. VI DAQmx Read.




Task out. Es una referencia a la tarea después de la operación de

este VI.

Number of samples per channel. Especifica el número de

muestras a leer. Si se deja sin conectar o se establece en -1, NI-DAQmx

determina el número de muestras a leer basado en si se adquieren muestras

continuas ose adquiere un numero finito de muestras.

Data. Devuelve una matriz 1D de formas de onda. Cada elemento

de la matriz corresponde a un canal. El orden de los canales en la matriz

corresponde al orden en que se agregaron los canales.

Error in. Describe las condiciones de error que se hayan producido

antes de este nodo.



4.2 Bloques de análisis de señales

Frequency VI.

Calcula la frecuencia de una forma de onda de voltaje o corriente para un solo

canal o múltiples canales, Fig. 4.5.

Fig. 4.5. VI Frequency.

Waveforms. Especifica la señal de entrada de voltaje o corriente en

forma de onda para cada canal.

Frequencies. Devuelve las frecuencias, en Hertz, de las señales de

entrada de voltaje o corriente.


antes de este nodo.

Error out. Contiene información sobre el error, proporciona la función

de error estándar.

RMS VI

Calcula el nivel RMS de una señal de voltaje o corriente, Fig. 4.6.

Fig. 4.6. VI RMS.

Waveforms. Especifica la señal de entrada de voltaje o corriente en

forma de onda para cada canal.

RMS values. Devuelve el nivel RMS de la señal de entrada de voltaje

o corriente para cada canal. Los niveles RMS tienen las mismas unidades de

ingeniería como las señales de entrada.


antes de este nodo.


de error estándar.

4.3 Bloques específicos para análisis de calidad de energía.

Initialize System VI

Establece la configuración básica de la red de energía eléctrica con que se usará,

Fig. 4.7.

Fig. 4.7. VI Initialize System.

Samples per cycle. Especifica el número de muestras por ciclo para

volver a muestrear, cuyo rango es de 128 a 512. Las muestras por ciclo deberán

ser par. Para un número mayor de muestras por ciclo se requerirán más recursos

de cálculo en tiempo real. La elección de un numero bajo de muestras por ciclo

puede hacer que la medición de la señal de voltaje no cumpla la norma IEC

61000-4-30:2008. El valor por defecto es 192.

Wiring. Especifica el método de cableado de las terminales del equipo.

0 4xUph + 4xI 4 canales de voltaje de fase y 4 canales de corriente.

1 3xUph + 4xI

(default) 3 canales de voltaje de fase y 4 canales de corriente.

2 3xUline + 4xI 3 canales de voltaje de línea y 4 canales de corriente.





7 1xUph + 1xI 1 canal de voltaje de fase y 1 canal de corriente.

Tabla 4.1. Métodos de cableado disponibles en LabVIEW.

Nominal frequency. Especifica la frecuencia nominal de la señal

muestreada.

0 50 Hertz (default)

1 60 Hertz Tabla 4.2. Frecuencias nominales disponibles en LabVIEW.

Nominal voltage. Especifica el voltaje nominal de referencia, en volts, el

valor de default es de 230 V.

Type of reference voltage. Especifica el tipo de voltaje de referencia

para la detección de voltaje de inmersión de acuerdo a la norma IEC 61000-4-

30:2008.

Nominal sampling rate. Devuelve la velocidad de muestreo nominal

en Hertz.

System info out. Devuelve información acerca de la configuración

básica del sistema eléctrico. Usa esta información para análisis de calidad de

energía posteriores a este nodo.

Spectrum VI.

Calcula los espectros FFT de las formas de onda de entrada. Este VI devuelve

espectros de FFT como espectros compuestos de tensión y/o corriente, hasta un

orden armónico máximo especificado con una resolución de frecuencia de

alrededor de 5 Hz, que es la frecuencia fundamental dividida entre 10 o 12, Fig.

4.8.

Fig. 4.8 VI Spectrum.

Waveforms. Especifica la forma de onda de voltaje o corriente.

Spectra. Devuelve espectros complejos de 10 o 12 ciclos hasta el

orden armónico máximo especificado. Cada elemento de dicha matriz

corresponde a un elemento de la forma de onda de entrada.

System info in. Especifica la configuración básica del sistema

eléctrico. Información proporcionada por Initialize System VI.





antes de este nodo.


de error estándar.

THD VI.

Calcula la distorsión armónica total (THD) del espectro de voltaje o corriente, esto

de acuerdo a la norma IEC 61000-4-7:2002, Fig. 4.9.

Fig. 4.9. VI THD.

Spectra. Especifica espectros complejos de 10 a 12 ciclos hasta el

máximo orden armónico especificado.

THD. Devuelve el valor calculado de THD del espectro de entrada de

voltaje o corriente, en porciento.

System info in. Especifica la configuración básica del sistema

eléctrico. Información proporcionada por Initialize System VI.





antes de este nodo.


de error estándar.

Power Values VI.

Calcula los valores de potencia de los espectros de voltaje y corriente de entrada.

Ese VI devuelve potencia aparente, potencia activa, potencia reactiva y factor de

potencia, Fig. 4.10.

Fig. 4.10. VI Power Values.

Phase voltage spectra. Especifica espectros de voltaje complejo de 10 a

12 ciclos hasta un armónico especificado. La parte real del primer vector

representa la componente de CD de las formas de onda de entrada.

Current spectra. Especifica espectros de corriente complejos de 10 a 12

ciclos hasta un armónico especificado. La parte real del primer vector representa

la componente de CD de las formas de onda de entrada.

Power values. Devuelve valores de potencia que este VI calcula a través

de mediciones básicas de intervalos de tiempo, los cuales son usualmente de 10 a

12 ciclos.


antes de este nodo.

Error out. Contiene información sobre el error, proporciona la función de

error estándar.

Energy Values VI.

Calcula valores de energía para un intervalo específico de duración. Este VI

devuelve valores de energía aparente, activa y reactiva, Fig. 4.11.

Fig. 4.11. VI Energy Values.

Power values. Especifica los valores de potencia para el cálculo de

los valores de energía.

Interval length. Especifica la duración del intervalo para los valores de

potencia de entrada en segundos. El valor de default es 0.2.

Energy values. Devuelve valores de energía calculados a partir de

mediciones básicas en un intervalo de tiempo o acumulado desde el inicio de la

medición.


antes de este nodo.


de error estándar.

4.4 Adquisición de señales

La función principal de este conjunto de VI’s es acceder a la tarjeta de adquisición

de datos NI MyDAQ, es decir, establecer una comunicación entre la etapa de

adquisición y el instrumento virtual.

Para esto se crean canales virtuales a partir de los canales analógicos de la tarjeta

NI MyDAQ con el fin de tomar las ondas de voltaje y corriente para su

procesamiento, análisis y visualización posterior y considerando los valores

máximos y mínimos para evitar exceder las características de la tarjeta.

Luego de la creación de los canales virtuales establecemos el modo de muestreo

como continuo para poder realizar mediciones en tiempo real de las señales de

entrada así como establecer el rango de muestreo.

Se procede a la inicialización de la adquisición de datos y la lectura con los

parámetros establecidos.

Con todos los puntos anteriores se logra tomar las señales de entrada de voltaje y

corriente provenientes de la tarjeta de adquisición de datos NI MyDAQ para su uso

posterior dentro del entorno del instrumento virtual, lo cual podemos apreciar en la

Fig. 4.12 correspondiente a la etapa de adquisición de señales del instrumento

virtual.

Fig. 4.12. Etapa de adquisicion de señales. 1) Crea un canal virtual de voltaje a partir del canal analogico. 2)

Crea un canal virtual de corriente a partir del canal analogico. 3) Establece el tipo y rango de muestreo de las

señales provenientes de los canales virtuales. 4) Inicializa la adquisicion de datos. 5) Comienza la lectura de

las formas de onda de los canales virtuales creados.

4.5 Analisis y visualizacion de datos.

En esta etapa del instrumento virtual se procesaran las señales de entrada tanto

de voltaje como de corriente, las cuales son separadas gracias a un divisor de

grupos. Todos los procesos de esta etapa estan dentro de una secuencia de

repeticion para repetir los procesos de manera continua y lograr un muestreo en

tiempo real de las señales fisicas.

Una vez teniendo separadas la señal de voltaje y la señal de corriente se envian

para su procesamiento con las funciones especificas de los bloques de analisis de

señales y los bloques especificos para analisis de calidad de la energia que fueron

descritos anteriormente. Logrando obtener valores de frecuencia, RMS, espectro

de armonicos, THD, potencia y energia.

Los valores obtenidos de cada VI se visualizaron por medio de graficas para las

ondas de voltaje y corriente, graficas con escala logaritmica para los armonicos de

voltaje y corriente; asi como indicadores numericos para los valores de frecuencia,

amplitudes RMS, valores de potencia, energia y % de THD.

Teniendo en cuenta la etapa de de acondicionamiento de señales se tuvo la

necesidad de realizar operaciones numericas con operadores de multiplicacion

para igualar las relaciones de transformacion tanto del transformador de voltaje

como del transformador de corriente. De esta manera se logra visualizar valores

reales sin sobrepasar la amplitud maxima de las entradas analogicas en la tarjeta

de adquisicion de datos.

La etapa de procesamiento y visualizacion de las ondas de voltaje y corriente

pueden apreciarse en la Fig. 4.13 (a y b).

Fig. 4.13. Etapa de analisis y visualizacion de datos. a)

Fig. 4.13. Etapa de analisis y visualizacion de datos. b)

4.6 Etapa de limpiado y visualización de errores.

En esta etapa del instrumento virtual se limpiara la tarea que estaba ejecutándose

si se presenta un error y se añade un bloque para visualizar en pantalla un

mensaje del error ocurrido si es que se presenta alguno en el funcionamiento del

proceso de adquisición de señales, procesamiento o visualización. A lo largo de

adquisición de datos y la etapa de análisis y visualización de datos se maneja una

continuidad en la línea de errores, esto, con el fin de interrumpir la secuencia del

programa si se detecta un error a lo largo de cualquier etapa, la cual es mostrada

gracias a esta etapa final del instrumento virtual. Podemos visualizar esta etapa

en la Fig. 4.14.

Fig. 4.14. Etapa de limpiado y visualización de errores. 7) Limpia la tarea ejecutada hasta el momento si se

presenta un error en el desarrollo de los bloques anteriores a este nodo. 8) Muestra un mensaje en pantalla

del error que se presente a través de un cuadro de texto.

CAPITULO 5

PRUEBAS Y ANALISIS DE RESULTADOS

En este capítulo se expondrán las mediciones realizadas con el analizador de

redes eléctricas monofásicas diseñado, conectado en la red de una mesa de

pruebas del laboratorio de electrónica ubicado en el Taller Multidisciplinario

Básico (TAMULBA) de la Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería (FCQeI);

instalación en la cual se probó la capacidad del analizador de redes elaborado y

se realizó una comparación de dichos resultados con el módulo de adquisición de

datos EMS Data Acquisition and Management (LVDAM-EMS) modelo 9062 de

LabVolt el cual tiene capacidades similares a las del dispositivo desarrollado, solo

que cuenta con más canales de entrada.

5.1 Descripción del montaje.

El analizador de redes eléctricas monofásicas se instaló y probo en la fuente de

alimentación de una mesa de pruebas la cual cuenta las siguientes características

importantes para las pruebas:

Fuente de alimentación de 127 VRMS.

Sistema de protección contra corto circuito.

El diagrama de la Fig. 5.1 muestra la conexión de los equipos de medición.

Fig. 5.1. Diagrama esquemático de la conexión física del módulo LVDAM-EMS [22] y el Analizador de redes

eléctricas diseñado.

Como podemos apreciar en el diagrama de conexión de la Fig. 5.1 se incluye una

carga, esto con el fin de medir el aumento en la corriente que presenta la red de la

mesa de trabajo, observar los cambios y comportamiento de la red eléctrica de

acuerdo a diferentes cargas.

Fig. 5.2. Conexiones físicas de los instrumentos.

En la Fig. 5.2 se muestran las conexiones físicas tanto del módulo LVDAM-EMS y

el Analizador de redes eléctricas elaborado, los cuales van colocados en la toma

de voltaje de la mesa de trabajo.

5.2 Pruebas del analizador de redes eléctricas monofásicas

Las pruebas que se hicieron con el dispositvo diseñado son las siguientes:

Grafica de voltaje.

Grafica de corriente.

Valor RMS de voltaje y corriente.

Frecuencia.

Valores de potencia y energía.

Grafica de armónicos de voltaje con % de THD.

Grafica de armónicos de corriente con % de THD.

A continuación se describen los resultados de las mediciones realizadas con el

dispositivo diseñado y su comparación con el módulo LVDAM-EMS, de acuerdo a

la carga conectada.

5.2.1 Pruebas con Taladro Bosch

Se utilizó como carga un taladro Marca Bosch, Modelo 684 Fig.5.3. Con las

siguientes características:

127 V

50/60 Hz

5 A

600 W

Fig.5.3. Carga 1, Taladro Bosch Modelo 684.

La conexión física tanto del módulo LVDAM-EMS como del analizador de redes

eléctricas elaborado se realizó basándonos en el diagrama de la Fig. 5.1 a

continuación mostraremos los resultados de cada ventana del analizador

diseñado y los resultados obtenidos con el módulo LVDAM-EMS.

5.2.1.1 Resultados obtenidos con el analizador de redes eléctricas para la

carga 1.

Podemos observar las gráficas tanto de voltaje como de corriente en la Fig. 5.4

las cuales corresponden a la señal de entrada, es decir, son las gráficas de las

ondas existentes en la alimentación de la mesa de trabajo afectadas ya por el

funcionamiento de la carga 1.

Fig. 5.4. Graficas de voltaje y corriente del sistema para la carga 1.

En la Fig. 5.5 se muestran los datos obtenidos por la interfaz diseñada de

diferentes magnitudes eléctricas que se usan frecuentemente en los analizadores

de redes eléctricas comerciales, estos son determinados por los bloques de

programación mencionados en el capítulo 4.

Fig.5.5. Parámetros básicos determinados por el analizador de redes eléctricas para la carga 1.

Los datos obtenidos y mostrados en la Fig. 5.5 se muestran en la tabla 5.1.

Frecuencia 60.0435 Hz Voltaje RMS 132.213 V

Corriente RMS 1.64139 A Potencia activa 38.807 W

Potencia aparente 217.012 VA

Potencia reactiva 213.514 VAR

Factor de potencia 0.178824

Energía activa 1.1994 Wh Energía aparente 5.73775 VAh

Energía reactiva 5.6083 Tabla 5.1. Magnitudes eléctricas determinadas por el analizador de redes, para la carga 1.

Los datos primordiales para un análisis de calidad de la energía como ya se ha

citado en este texto son los armónicos, los cuales son determinados por el

programa desarrollado y mostrados en forma de grafica de barras, además de

mostrar el porcentaje de THD tanto de voltaje como de corriente, estos datos se

aprecian en la Fig. 5.6 para los armónicos y THD correspondientes al voltaje y en

la Fig. 5.7 para los datos correspondientes a la corriente.

Fig. 5.6. Armónicos de voltaje presentes con la carga 1 conectada.

El valor de THD mostrado en la Fig. 5.6 es de 5.75474% y se logra apreciar una

existencia importante de armónicos de segundo, tercer, quinto, sexto y noveno

orden, además de la frecuencia fundamental de 60 Hz.

Fig. 5.7. Armónicos de corriente presentes con la carga 1 conectada.

El valor de THD de corriente mostrado en la Fig. 5.7 es de 67.7143%, además se

logra apreciar existencia de armónicos de segundo, tercer, cuarto, quinto,

séptimo y octavo orden, además de la frecuencia fundamental.

5.2.1.2 Resultados obtenidos con el módulo LVDAM-EMS para la carga 1.

El módulo de LabVolt LVDAM-EMS nos permite determinar magnitudes de

manera similar que un analizador de redes eléctricas, los resultados obtenidos en

tiempo real por este medio, a la par de las mediciones obtenidas con el dispositivo

desarrollado se muestran en la Fig. 5.8, Fig. 5.9 y Fig. 5.10, que se presentan a

continuación.

Fig. 5.8. Graficas de voltaje y corriente con la carga 1 conectada.

La ventana de osciloscopio del módulo LabVolt permite obtener las ondas de

voltaje y corriente, además de que muestra los valores RMS de dichas

magnitudes eléctricas, los cuales son de 131.0 VRMS y 1.631 ARMS

respectivamente, con una frecuencia de voltaje de 59.95 Hz y una frecuencia de

corriente de 59.94 Hz.

Fig. 5.9. Analizador de armónicos de voltaje con la carga 1 conectada.

Como se puede apreciar en la Fig. 5.9, el módulo de LabVolt nos genera una

gráfica de barras donde presenta los armónicos detectados en las señal de

entrada, además de presentar los datos porcentuales en forma numérica, con lo

cual observamos la presencia de la frecuencia fundamental además de armónicos

de segundo, tercer, quinto y séptimo orden. Además de mostrar el porcentaje de

distorsión total (THD) que es del 3.6%.

Fig.5.10. Analizador de armónicos de corriente con la carga 1 conectada.

El análisis de armónicos para la señal de corriente a través del módulo LVDAM-

EMS nos presenta armónicos de segundo, tercer, cuarto, quinto, séptimo y octavo

orden con una magnitud importante, pudiendo despreciar los demás por su bajo

porcentaje en la señal. Además de detectar una distorsión armónica total (THD)

de corriente del 64.2%.

5.2.1.3 Comparación entre los resultados obtenidos para la carga 1.

En este apartado haremos una comparación entre los resultados obtenidos por el

analizador de redes eléctricas monofásicas y el módulo de adquisición de datos

LVDAM-EMS de LabVolt para comprobar la fiabilidad de las mediciones hechas

por el dispositivo desarrollado.

Esta comparación se hará de forma general, agrupando los datos obtenidos de

ambos dispositivos y presentados en la tabla 5.2 sin considerar los valores de

potencia y energía del dispositivo desarrollado ya que el módulo de LabVolt no

cuenta con alguna herramienta para su determinación.

Magnitud Analizador de redes eléctricas monofásicas

diseñado

Módulo de LabVolt LVDAM-EMS

Voltaje RMS (V) 132.213 131.0

Corriente RMS (A) 1.64139 1.631

Frecuencia (Hz) 60.0435 59.95 Armónicos importantes presentes en la señal de voltaje

2°, 3°, 5°,6° y 9° orden 2°, 3°, 5° y 7° orden

Armónicos importantes presentes en la señal de corriente

2°, 3°, 4°, 5°,7°y 8° orden 2°, 3°, 4°, 5° y 7° orden

%THD de voltaje 5.75474 3.6

%THD de corriente 67.7143 64.2 Tabla 5.2. Datos agrupados tanto del analizador de redes diseñado como del módulo LVDAM-EMS, para la

carga 1.

Como podemos apreciar los datos son muy similares únicamente hay una

incongruencia de 3% en el porcentaje de distorsión total (%THD) de corriente, sin

embargo, el aumento mostrado por el analizador se debe a que detecta

magnitudes de armónicos de segundo orden que el módulo de LabVolt no toma

en cuenta y esto en sumatoria con variaciones en los demás armónicos presentes

ocasiona dicho incremento. Para obtener una idea más clara de esto

obtendremos el % de diferencia entre cada una de estas variables eléctricas, lo

cual se muestra en la tabla 5.3.

Magnitud % de diferencia

Voltaje RMS (V) 0.9260 Corriente RMS (A) 0.6370

Frecuencia (Hz) 0.1560 %THD de voltaje 59.85

%THD de corriente 5.4740 Tabla 5.3. Porcentaje de diferencia entre mediciones obtenidas por el instrumento y el módulo LVDAM-EMS,

para la carga 1.

Del análisis de la diferencia entre resultados, mostrado en la Tabla 5.3, podemos

darnos cuenta que la mayor diferencia se encuentra en los porcentajes de

distorsión total, tanto de voltaje como de corriente, lo cual no significa que el

analizador de redes tenga un error mayor, esta diferencia se debe a que el

dispositivo desarrollado permite detectar armónicos de distintos órdenes que el

módulo de Labvolt no toma en cuenta en su cálculo de %THD o considera

despreciables.

La comparativa visual entre las gráficas de la señal de corriente muestra una

diferencia considerable entre la mostrada por analizador de redes eléctricas

diseñado y la visualizada en el programa del módulo de LabVolt, esta diferencia

es debida a distorsión causada por el sensor de corriente usado en el analizador

de redes, sin embargo, gracias a los bloques de procesamiento de datos

específicos para parámetros eléctricos mencionados en el capítulo 4, esta

diferencia no causa deficiencia en los resultados arrojados por el analizador de

redes desarrollado.

5.2.2 Pruebas con sierra caladora Bosch GST 85PB

Se utilizó como carga una sierra caladora Marca Bosch Modelo GST 85PB

(mostrado en la Fig.5.11) con las siguientes características:

127 V

50/60 Hz

580 W

Fig.5.11. Carga 2, Sierra caladora Bosch Modelo GST 85PB.


eléctricas se realizó basándonos en el diagrama de la Fig. 5.1 a continuación

mostraremos los resultados de cada ventana del analizador y los resultados

obtenidos con el módulo LVDAM-EMS.


carga 2.





Fig. 5.12. Graficas de voltaje y corriente del sistema para la carga 2.

En la Fig. 5.13 se muestran los datos obtenidos por el programa desarrollado de


de redes eléctricas comerciales.



Frecuencia 60.0335 Hz Voltaje RMS 131.105 V

Corriente RMS 2.66035 A Potencia activa 126.535 W

Potencia aparente 348.787 VA



Energía activa 0.161788 Wh Energía aparente 0.445741 VAh

Energía reactiva 0.415342 Tabla 5.4. Magnitudes eléctricas determinadas por el analizador de redes, para la carga 2.

Los armónicos, así como el porcentaje de THD tanto de voltaje como de corriente,

se aprecian en la Fig. 5.14 para los datos correspondientes al voltaje y en la Fig.

5.15 para los datos correspondientes a la corriente.



existencia importante de armónicos de segundo, tercer, quinto, sexto, séptimo y

noveno orden, además de la frecuencia fundamental de 60 Hz en la señal de

voltaje.


El valor de THD de corriente mostrado en la Fig. 5.15 es de 90.1603%, además

se logra apreciar existencia de armónicos de segundo, tercer, quinto, séptimo y

noveno orden, además de la frecuencia fundamental.

5.2.2.2 Resultados obtenidos con el módulo LVDAM-EMS para la carga 2.

El módulo de LabVolt LVDAM-EMS nos permite determinar magnitudes de

manera similar que el analizador de redes eléctricas, los resultados obtenidos en

tiempo real por este medio, a la par de las mediciones obtenidas con el dispositivo

desarrollado se muestran en la Fig. 5.16, Fig. 5.17 y Fig. 5.18, que se presentan a

continuación.

Como se puede apreciar en la Fig. 5.17, observamos la presencia de la frecuencia

fundamental además de armónicos de tercer, quinto y noveno orden. Además de

mostrar el porcentaje de distorsión total (THD) que es del 3.2%.


El análisis de armónicos para la señal de corriente mostrado en la Fig. 5.18 a

través del módulo LVDAM-EMS nos presenta armónicos de tercer, quinto y

séptimo orden con una magnitud importante, pudiendo despreciar los armónicos

de segundo, cuarto, sexto, octavo y noveno orden por su bajo porcentaje en la

señal. Además de detectar una distorsión armónica total (THD) de corriente del

62.8%.

5.2.2.3 Comparación entre los resultados obtenidos para la carga 2.

En este apartado haremos una comparación entre los resultados obtenidos por el

analizador de redes eléctricas monofásicas y el módulo de adquisición de datos

LVDAM-EMS de LabVolt para comprobar la fiabilidad de las mediciones hechas

por el dispositivo desarrollado.

Esta comparación se hará de forma general, agrupando los datos obtenidos de

ambos dispositivos y presentados en la tabla 5.5 sin considerar los valores de

potencia y energía del dispositivo desarrollado ya que el módulo de LabVolt no

cuenta con alguna herramienta para su determinación.


diseñado


Voltaje RMS (V) 131.105 132.4

Corriente RMS (A) 2.66035 2.655 Frecuencia (Hz) 60.0335 59.965

Armónicos importantes presentes en la señal de voltaje

2°, 3°, 5°,6°,7° y 9° orden 2°,3°, 5°, 7° y 9° orden


2°, 3°, 5°,7° y 9° orden 3°, 5° y 7° orden



carga 2.

Como podemos observar hay una diferencia significativa en los porcentajes de

distorsión armónica total, de mayor magnitud en el %THD de corriente, esto

debido al rango del dispositivo elaborado en comparación con el módulo de

LabVolt, esto se puede apreciar si se realiza una comparación visual de las

gráficas de armónicos de ambos dispositivos. Las variaciones de armónicos

detectados, así como su magnitud se deben a la sensibilidad de cada equipo y al

modo de obtención del %THD de los dispositivos.

Las gráficas de corriente presentan diferencias claras debido al sensor utilizado

para la obtención de la señal de corriente en el analizador de redes diseñado,

como se mencionó en la prueba anterior. Sin embargo, esto no presenta

problemas al analizar dicha señal de corriente.

5.2.3 Pruebas con estufa eléctrica ISB

Se utilizó como carga estufa eléctrica caladora Marca ISB (mostrado en la

Fig.5.19) con las siguientes características:

127 V

60 Hz

530 W

Fig.5.19. Carga 3, estufa eléctrica caladora Marca ISB.


eléctricas se realizó de la misma manera que con las cargas anteriores, a

continuación mostraremos los resultados de cada ventana del analizador y los

resultados obtenidos con el módulo LVDAM-EMS.


carga 3.





Fig. 5.20. Graficas de voltaje y corriente del sistema.

En la Fig. 5.21 se muestran los datos obtenidos por el programa elaborado de


de redes eléctricas comerciales.



Frecuencia 60.0186 Hz

Voltaje RMS 130.098 V Corriente RMS 4.50026 A

Potencia activa 123.831 W Potencia aparente 585.475 VA



Energía activa 0.137016 Wh

Energía aparente 0.649202 VAh Energía reactiva 0.634578

Tabla 5.6. Magnitudes eléctricas determinadas por el analizador de redes, para la carga 3.

Los armónicos, así como el porcentaje de THD tanto de voltaje como de corriente,

se aprecian en la Fig. 5.22 para los datos correspondientes al voltaje y en la Fig.

5.23 para los datos correspondientes a la corriente.



existencia importante de armónicos de segundo, tercer, cuarto, quinto y noveno

orden, además de la frecuencia fundamental de 60 Hz en la señal de voltaje.


El valor de THD de corriente mostrado en la Fig. 5.23 es de 5.9633%, además se

logra apreciar existencia de armónicos de segundo, tercer, quinto, séptimo y

noveno orden, además de la frecuencia fundamental.

5.2.3.2 Resultados obtenidos con el módulo LVDAM-EMS para la carga 3

Los resultados obtenidos en tiempo real por este medio, a la par de las

mediciones obtenidas con el dispositivo desarrollado se muestran en la Fig. 5.24,

Fig. 5.25 y Fig. 5.26, que se presentan a continuación.








Como se puede apreciar en la Fig. 5.25, observamos la presencia de la

frecuencia fundamental además de armónicos de tercer, quinto y séptimo orden.

Además de mostrar el porcentaje de distorsión total (THD) que es del 3.7%.


El análisis de armónicos para la señal de corriente mostrado en la Fig. 5.26 a

través del módulo LVDAM-EMS nos presenta armónicos de tercer, quinto y

noveno orden con una magnitud importante, pudiendo despreciar los demás por

su bajo porcentaje en la señal. Además de detectar una distorsión armónica total

(THD) de corriente del 3.0%.

5.2.3.3 Comparación entre los resultados obtenidos para la carga 3

En la tabla 5.7 se muestran los datos relevantes como en las pruebas anteriores

para la comparación de ambos instrumentos.

Como podemos apreciar los datos son muy similares únicamente hay diferencias

en los porcentajes de distorsión total, como ya se mencionó en las 2 pruebas

anteriores están diferencia se presentan por la sensibilidad del instrumento que es

mayor en comparación con la del módulo de LabVolt logrando detectar

magnitudes de armónicos e integrarlas en la determinación de THD.

Como se mencionó anteriormente la variación entre las gráficas de las ondas de

corriente se debe al elemento empleado para la obtención de señal, pero esto no

causa mayores problemas al procesar dicha señal.


diseñado


Voltaje RMS (V) 130.098 130.5

Corriente RMS (A) 4.50026 4.541

Frecuencia (Hz) 60.0186 59.99 Armónicos importantes presentes en la señal de voltaje

2°, 3°, 4°, 5° y 9° orden 3°, 5° y 7° orden


2°, 3°, 5°, 7° y 9° orden 3°, 5° y 9° orden



carga 3.

5.2.4 Comparación entre resultados del instrumento virtual diseñado y

análisis matemático.

Hasta el momento se han realizado comparaciones entre el instrumento

desarrollado y el módulo de LabVolt LVDAM-EMS, es decir, dos dispositivos de

análisis vía software. Sin embargo, para garantizar la fiabilidad de los resultados

obtenidos se mostrara una comparación entre un análisis matemático de la señal

de corriente empleando el software MatLab y los resultados arrojados de la

adquisición, análisis y visualización con el analizador de redes eléctricas

monofásicas.

5.2.4.1 Resultados obtenidos con el analizador de redes eléctricas.

Al poner en marcha el analizador de redes diseñado, este nos permite visualizar

la onda de entrada de corriente que se puede apreciar en la Fig. 5.27

Fig. 5.27. Señal de corriente mostrada por el analizador de redes eléctricas monofásicas.

Fig. 5.28. Armónicos detectados por el analizador de redes eléctricas empleando bloques de análisis

mediante fft de la señal de entrada.

Como se puede apreciar en la Fig.5.28 el analizador de redes diseñado arroja

armónicos de importancia de primer orden que representa la frecuencia

fundamental de 60 Hz además de detectar perturbaciones armónicas de tercer

orden (180 Hz), quinto orden (300 Hz), séptimo orden (420 Hz) y octavo orden

(540 Hz).

5.2.4.2 Resultados obtenidos por el software matemático MatLab.

A través de la información obtenida por la tarjeta de adquisición de datos, el

software de análisis matemático nos permite graficar la señal de corriente, lo que

se observa en la Fig. 5.29, lo cual nos comprueba que el analizador de redes

eléctricas elaborado visualiza de forma adecuada la información obtenida de la

red eléctrica.

Fig. 5.29. Señal de entrada visualizada con MatLab.

Al realizar un cálculo por la transformada rápida de Fourier (fft) se obtiene una

gráfica que destaca en forma de picos los armónicos presentes en la señal de

entrada, lo cual se puede apreciar en la Fig. 5.30, así mismo con un comando de

cambio de representación podemos obtener los armónicos en un gráfico de

barras, mostrado en la Fig. 5.31.

Fig. 5.30. Armónicos presentes en la señal de entrada encontrados mediante fft.

Fig. 5.31. Armónicos presentes en la señal de entrada presentados en grafico de barras.

Al analizar las gráficas de armónicos se puede apreciar la existencia de la

frecuencia fundamental de la señal de corriente de 60 Hz, así como componentes

muy cercanas al tercer, quinto, séptimo y octavo orden. La variación mostrada en

las gráficas se debe a una mayor exactitud del algoritmo usado por el software

matemático MatLab. Sin embargo, existe una compatibilidad entre resultados.

Comprobando con esto la fiabilidad de los resultados generados por el analizador

de redes eléctricas desarrollado.

CAPITULO 6

CONCLUSIONES

En el proyecto aquí presentado se diseñó e implemento un dispositivo capaz de

realizar mediciones en tiempo real de las señales de voltaje y corriente, presentes

en un sistema eléctrico monofásico comercial y determinar con dichas señales las

variables más importantes para un análisis de calidad de la energía con la ayuda

de un instrumento virtual; cuya función es procesar la información análoga

recabada por la etapa de adquisición. El instrumento virtual diseñado está basado

en un lenguaje de programación dedicado al desarrollo de aplicaciones enfocadas

al control, monitoreo e instrumentación de procesos industriales llamado LabVIEW

que se mencionó en capítulos anteriores, se usó este lenguaje de programación

para comprobar las facilidades que presenta el mismo en el desarrollo de

aplicaciones de instrumentación comparado con lenguajes de programación

comunes.

Las ventajas más importantes de trabajar con sistemas de instrumentación virtual

son que al basar su funcionamiento en una PC, las aplicaciones y su eficiencia

aumentan de manera significativa al aprovechar todos los recursos que cada

computadora posee como son: velocidad de procesador, memoria RAM,

despliegue de información, etc., además de que gracias a esto queda abierta la

posibilidad de modificar y ampliar las funcionalidades del instrumento actual e

incorporar nuevas tecnologías. La principal desventaja de la instrumentación

virtual es la inversión que se requiere de inicio, por la necesidad de la adquisición

de las tarjetas DAQ necesarias y el software para su utilización, pero esta

inversión se compensa debido a la utilización del equipo que es casi ilimitada

debido a las múltiples herramientas de programación.

El diseño de la interfaz se realizó buscando una simplicidad para que su uso sea

amigable con el usuario, separando los resultados del procesamiento de las

señales de entrada en 4 ventanas de mediciones: Real-Time Waveforms (Formas

de onda en tiempo real), Basic Parameters (Parámetros básicos: voltaje RMS,

corriente RMS, valores de potencia y valores de energía), Voltage harmonics

(Armónicos de voltaje), Current Harmonics (Armónicos de corriente). Un cuadro

para configuración del muestreo (Sampling Configuration Panel) y por ultimo un

cuadro de información del rango de muestreo del (System Info). Además de incluir

un botón de paro, para detener el programa; se buscó emular las funciones

principales de los analizadores de redes comerciales para eficiencia del proyecto.

Con el uso del analizador de redes eléctricas monofásicas se pueden realizar las

mediciones necesarias para realizar una planificación en el consumo de la

energía eléctrica de cualquier red eléctrica monofásica, residencial, comercial o

industrial mediante el perfil de carga y consumo. Además de identificar problemas

debidos a la presencia de armónicos, para así buscar una solución mediante

filtros destinados a este fenómeno de la red eléctrica.

La principal carencia que tiene el dispositivo desarrollado es la restricción de

canales, debido a la tarjeta de adquisición de señales empleada; al contar solo

con 2 canales analógicos nos obliga a trabajar solamente con redes monofásicas,

sin embargo, cambiando la tarjeta de adquisición de datos y modificando el

programa en LabVIEW se puede expandir el alcance del dispositivo desarrollado

para funcionar con sistemas trifásicos.

6.1 Áreas de oportunidad.

Existen diversas opciones para mejorar y ampliar las capacidades del dispositivo

aquí presentado, como son:

Realizar un cambio de la tarjeta de adquisición por una que cuente con los

canales analógicos necesarios para realizar mediciones en sistemas

trifásicos.

Incluir la función de historial modificando el programa de LabView para

registrar las variables en un documento para su visualización.

Incluir la opción de detección de variaciones como flickers, variaciones

rápidas de voltaje, interrupciones, etc.

Modificar la interfaz de usuario en la presentación grafica de las señales de

voltaje y corriente, como en la presentación de armónicos para incluir

funciones de zoom y cursores para manipular las gráficas.

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Analizador de redes eléctricas monofásicas

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