10000 simulacion_pspice armonicos

Mediciones Elctricas I Modelacin y Simulacin con Pspice

1

Modelado y Simulacin de Armnicos

A partir de los datos obtenidos en el trabajo prctico de laboratorio con el analizador de redes

HIOKI, extraemos del archivo con extensin HRM (cambiando su extensin por txt y

recuperado en una planilla de Excel) los datos correspondientes de los componentes

armnicos de la corriente I:

Tabla 1: Valores registrados en HIOKI

THDF_I1 1.03E+02

I1( 1) I1( 3) I1( 5) I1( 7) I1( 9) I1(11) 2.02E+00 1.60E+00 1.09E+00 6.44E-01 3.59E-01 2.25E-01

I1deg( 1) I1deg( 3) I1deg( 5) I1deg( 7) I1deg( 9) I1deg(11) -7.41E+01 -5.25E+01 -2.81E+01 1.71E+00 4.19E+01 8.99E+01

Creamos un nuevo circuito en el Pspice con componentes ISIN:

Figura 1


2

En Setup de Pspice configuramos el transitorio habilitando adems el anlisis de Fourier con

los siguientes parmetros:

Figura 2

Corriendo la simulacin en el dominio del tiempo obtenemos en Probe el oscilograma de la

corriente de la carga no-lineal:

Time

0s 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms 70ms 80ms 90ms 100msI(R12)

-6.0A

-4.0A

-2.0A

0A

2.0A

4.0A

6.0A

Figura 3


3

Abriendo el archivo de salida, verificamos los componentes obtenidos:

Tabla 2: Componentes armnicos en la simulacin de Pspice

HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZED NO (HZ) COMPONENT COMPONENT (DEG) PHASE (DEG)

1 5.00E+01 2.02E+00 1.00E+00 -7.41E+01 0.00E+00 2 1.00E+02 3.41E-07 1.69E-07 7.23E+01 2.21E+02 3 1.50E+02 1.60E+00 7.92E-01 -5.25E+01 1.70E+02 4 2.00E+02 3.30E-07 1.64E-07 6.95E+01 3.66E+02 5 2.50E+02 1.09E+00 5.40E-01 -2.81E+01 3.42E+02 6 3.00E+02 4.27E-07 2.12E-07 6.89E+01 5.14E+02 7 3.50E+02 6.44E-01 3.19E-01 1.71E+00 5.20E+02 8 4.00E+02 4.85E-07 2.40E-07 8.36E+01 6.76E+02 9 4.50E+02 3.59E-01 1.78E-01 4.19E+01 7.09E+02

10 5.00E+02 4.76E-07 2.36E-07 1.03E+02 8.44E+02 11 5.50E+02 2.25E-01 1.11E-01 9.00E+01 9.05E+02

TOTAL HARMONIC DISTORTION = 1.031482E+02 PERCENT Importante!: Para obtener el anlisis en formato de tabla debe copiarse las lneas correspondientes

al anlisis de Fourier y luego pegarlas en Excel, luego desde el men Datos, seleccionamos Texto en

columnas. Adems la configuracin regional de Windows debe estar personalizada con . (punto)

para smbolo decimal y , (coma) para smbolo separador de miles.

A la fuente de corriente de la componente fundamental puede reemplazarse por una fuente V1

y una impedancia tal como muestra la figura 4.

Figura 4


4

Prediccin de la distorsin armnica de tensin

Supongamos que en un proyecto de instalacin de un centro de cmputos, necesitamos

predecir el valor de la tasa de distorsin de tensin en el punto de conexin a la red B,

conocido como PCC, punto de conexin comn.

Teniendo como datos el espectro de cada una de las fuentes de corrientes, es posible realizar

una simulacin en una instalacin trifsica y predecir cual ser el valor THDU%. Para ello

necesitamos contar con los datos del transformador y de los cables de alimentacin.

Supongamos que la impedancia del transformador es igual a: 0.01 0.035tZ j= + . Completamos el esquema con las impedancias de los distintos tramos de los cables de

alimentacin Figura 5-. Hemos considerado para la simulacin un total de 22 PCs por fase,

agrupadas en 10 unidades en dos zonas (C y D) y las restantes dos, en las zonas A y B.

Figura 5

En el Setup del programa completamos el anlisis con los datos que muestra la Figura 6.


5

Figura 6

Terminada la simulacin en Probe con ADD TRACE, graficamos la onda de tensin en el

punto B:

Time

100ms 110ms 120ms 130ms 140ms 150ms 160ms 170ms 180ms 190ms 200msV(B)

-400V

-200V

0V

200V

400V

Figura 7

Desde el men de Analysis, seleccionando Examine Output, obtenemos los datos de los

componentes armnicos de tensin en B y la correspondiente tasa de distorsin armnica.


6

Tabla 3: Datos de los componentes armnicos de tensin en el punto B.

HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZED NO (HZ) COMPONENT COMPONENT (DEG) PHASE (DEG)

1 5.00E+01 3.04E+02 1.00E+00 -9.15E+01 0.00E+00 3 1.50E+02 2.22E+01 7.32E-02 1.07E+02 3.82E+02 5 2.50E+02 2.23E+01 7.34E-02 7.14E+01 5.29E+02 7 3.50E+02 1.37E+01 4.52E-02 4.46E+01 6.85E+02 9 4.50E+02 4.29E+00 1.41E-02 6.91E+01 8.93E+02

11 5.50E+02 8.26E+00 2.72E-02 9.62E+01 1.10E+03 13 6.50E+02 6.61E+00 2.17E-02 6.70E+01 1.26E+03 15 7.50E+02 1.40E+00 4.60E-03 3.56E+01 1.41E+03 17 8.50E+02 3.59E+00 1.18E-02 1.60E+02 1.72E+03 19 9.50E+02 6.37E+00 2.10E-02 1.37E+02 1.88E+03 21 1.05E+03 3.22E+00 1.06E-02 1.25E+02 2.05E+03

TOTAL HARMONIC DISTORTION = 1.220577E+01 PERCENT

Observemos que los datos de la Tabla 3, hay componentes que superan los lmites impuestos

por el ENRE Tabla 4- , y que el THDU% es mayor que el 8%

0.00E+00

5.00E+01

1.00E+02

1.50E+02

2.00E+02

2.50E+02

3.00E+02

3.50E+02

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21

Figura 8


7

Tabla 4: Lmites de distorsin armnica en baja tensin.-

ENRE (Resol 184/00).

Impares no mltiplos

de 3 Impares mltiplos de 3 Pares

Orden

del

armnico

Nivel de

referencia

(% de la

fundamental)

Orden

del

armnico

Nivel de

referencia

(% de la

fundamental)

Orden

del

armnico

Nivel de

referencia

(% de la

fundamental)

5 6,0 3 5,0 2 2,0

7 5,0 9 1,5 4 1,0

11 3,5 15 0,3 6 0,5

13 3,0 21 0,2 8 0,5

17 2,0 >21 0,2 10 0,5

19 1,5 12 0,2

23 1,5 >12 0,2

25 1,5

>25 0,2+0,5x25/h

Tasa de Distorsin Total 8 %


8

Anlisis de la corriente de neutro

A partir de los datos del anlisis de Fourier para la corriente de lnea suministrados por la

simulacin Pspice, es posible tener una aproximacin del valor de la corriente de neutro.

En la Tabla 5 se muestra los resultados exportados desde Pspice a Excel de una simulacin en

una lnea monofsica de 15 PCs.

Desde Excel y aplicando las frmulas indicadas es posible prever aproximadamente la

corriente que circulara en el neutro.

Tabla 5

En una instalacin trifsica con componentes armnicos la corriente de neutro puede ser

calculada a partir de los datos de la corriente de lnea, con la expresin siguiente:

2

6 3(3 )n iI I += (1)

Los clculos arrojan para la corriente de neutro un valor de 31.34A , superior al de lnea de

18.3A . Se demuestra que el valor mximo que puede alcanzar la relacin entre la corriente de

neutro y la de lnea es 3

HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZEDNO (HZ) COMPONENT COMPONENT (DEG) PHASE (DEG)

1 5.00E+01 1.77E+01 0.00E+00 1.00E+00 -6.92E+01 0.00E+002 1.00E+02 3.77E-06 0.00E+00 2.13E-07 7.79E+01 2.16E+023 1.50E+02 1.44E+01 1.44E+01 8.12E-01 -5.07E+01 1.57E+024 2.00E+02 7.00E-06 0.00E+00 3.95E-07 7.38E+01 3.51E+025 2.50E+02 9.93E+00 0.00E+00 5.60E-01 -2.70E+01 3.19E+026 3.00E+02 7.94E-06 0.00E+00 4.48E-07 8.18E+01 4.97E+027 3.50E+02 5.87E+00 0.00E+00 3.31E-01 2.48E+00 4.87E+028 4.00E+02 7.08E-06 0.00E+00 3.99E-07 8.99E+01 6.44E+029 4.50E+02 3.25E+00 3.25E+00 1.83E-01 4.25E+01 6.65E+02

10 5.00E+02 5.24E-06 0.00E+00 2.95E-07 9.01E+01 7.82E+0211 5.50E+02 2.08E+00 0.00E+00 1.17E-01 9.05E+01 8.52E+02

18.30656595 31.33651152

Ineutro/Ilnea= 1.711763506

TOTAL HARMONIC DIST ORTION = 1.06E+02 PERCENT

HARMONIC FREQUENCY FOURIER NORMALIZED PHASE NORMALIZEDNO (HZ) COMPONENT COMPONENT (DEG) PHASE (DEG)

1 5.00E+01 1.77E+01 0.00E+00 1.00E+00 -6.92E+01 0.00E+002 1.00E+02 3.77E-06 0.00E+00 2.13E-07 7.79E+01 2.16E+023 1.50E+02 1.44E+01 1.44E+01 8.12E-01 -5.07E+01 1.57E+024 2.00E+02 7.00E-06 0.00E+00 3.95E-07 7.38E+01 3.51E+025 2.50E+02 9.93E+00 0.00E+00 5.60E-01 -2.70E+01 3.19E+026 3.00E+02 7.94E-06 0.00E+00 4.48E-07 8.18E+01 4.97E+027 3.50E+02 5.87E+00 0.00E+00 3.31E-01 2.48E+00 4.87E+028 4.00E+02 7.08E-06 0.00E+00 3.99E-07 8.99E+01 6.44E+029 4.50E+02 3.25E+00 3.25E+00 1.83E-01 4.25E+01 6.65E+02

10 5.00E+02 5.24E-06 0.00E+00 2.95E-07 9.01E+01 7.82E+0211 5.50E+02 2.08E+00 0.00E+00 1.17E-01 9.05E+01 8.52E+02

18.30656595 31.33651152

Ineutro/Ilnea= 1.711763506

TOTAL HARMONIC DIST ORTION = 1.06E+02 PERCENT

RAIZ(SUMA.CUADRADOS(E20:E30)/2)

3*RAIZ(SUMA.CUADRADOS(F20:F30)/2)

Corriente NeutroCorriente Lnea


9

Anexo: Exportar datos desde Pspice a Excel

Una vez finalizada la simulacin abrimos desde el mismo Pspice, Analysis, Examine

Output se abre el archivo con extensin OUT, donde se grabaron los datos solicitados desde

el men Setup, figura 10.-

Figura 9


10

Figura 10

Marcamos y copiamos los datos marcados en gris como muestra la Figura 11:

Figura 11


11

Pegamos en una celda de la planilla de Excel, quedando pegada la copia tal como muestra la

figura 12

Figura 12

A continuacin seleccionamos desde el men Datos, Texto en columnas (figura 13):


12

Figura 13

A continuacin se abre el asistente para convertir texto en columnas, Figura 14:

Figura 14


13

Figura 15


14

Figura 16


15

Espectro de frecuencias

Desde el icono del asistente para grficos , abrimos el siguiente cuadro:

Figura 17


16

Figura 18

Figura 19


17

Figura 20

Figura 21


18

Figura 22

Figura 23


19

Figura 24

Figura 25

10000 simulacion_pspice armonicos

Documents