Se manifiestan los armónicos como amperios al medirlos con amperímetro TRSM.

No son falsos, son reales. TRMS significa "True Root Mean Square" que en español diríamos Verdadero Valor Eficaz. Ahora bien, sí es cierto, que si hay armónicos los incluye también en la medida.

Los amperímetros analógicos, o los digitales no TRMS, miden el valor medio, pero están calibrados para leer el valor eficaz. Si la onda es senoidal pura, la relación entre valor medio y eficaz es 0,9, pero si no lo es, la relación es mucho más complicada es imposible de determinar de forma práctica. Por lo tanto dan medidas erróneas cuando hay armónicos.

No sé como hacen los analizadores de red, si separan el valor senoidal de el de los armónicos (que es factible por medio de un filtro), o no. Debería leer e interpretar las características de los mismos.

Pero para tener una idea mas o menos de la potencia generada por el motor a través del variador, puedo utilizar los datos del amperímetro TRSM, utilizando la fórmula (raíz cuadrada de 3 x V x A x CP), repito para tener una idea aproximada, porque hay quien me dice que puede haber una variación del resultado de ese cálculo de hasta un 100% producido por esos armónicos.

¿Tienen algo que ver los armónicos, con la reactiva?. en definitiva lo que quiero es tener una idea aproximada, antes de utilizar el variador de red.

Si una corriente trifásica distorsionada por la presencia de armónicos, se aplica a un motor trifásico. Se producen pérdidas, porque el motor gira de acuerdo con la frecuencia de la corriente, y los armónicos tienden a hacerlo girar a más velocidad (doble, triple, etc). Se calienta. Pero si esto se hace a través de un variador de velocidad electrónico, la presencia de armónicos no tiene apenas efecto. Me explico:

Lo primero que hace un variador es rectificar la corriente, para luego transformarla en una trifásica de frecuencia y tensión variable, y la rectificación no afecta a la rectificación. En todo caso la tensión rectificada será algo diferente, pero esto no afecta a la generación posterior de la trifásica para el motor.

En la fórmula que cita, no identifico lo que significa CP. ¿Acaso es el Factor de Potencia, o Coseno Fi? Si es así, no sería cierta si alimenta un motor trifásico directmente, pero creo que si lo es a través de un variador electrónico, en los que creo no se cita factor de potencia alguno.

Si existe una relación entre la presencia de armónicos y la potencia reactiva (debida al coseno fi), pero es muy difícil de evaluar. Una cosa es cierta, a las compañías eléctricas no les interesa la presencia de ninguna de las dos.

Tengo un extenso estudio del problema de la polución en la red, aplicada a los aparatos electrodomésticos, es decir para red monofásica, en el que se contempla su generación por rectificadores con filtro de condensador de entrada e incluso por el control de fase ("dimming") que. En el caso de pudiera interesarle, la podría escanear (es de una revista) y enviárselo, previa el envío de una dirección de E-mail.

Para que te hagas una idea, la instalación la tengo en el campo, no esta conectada a la "RED", sino a grupo electrógeno, ahí tengo conectado el variador "Schneider Altivar-71 de 50 HP", cuando te refieres a que si es electrónico, pues no se, supongo que si, trifásico, conectado al variador un motor de 13,5 KW, 50 Hz. este motor hace girar una corona circular, o volante de inercia de 20 m. diámetro y 3.200 Kg. de peso. Por ejemplo cuando lo tengo a 31 Hz. el volante va 25 rpm. lleva mucha inercia, a continuación te pondré lo que me marca del generador al variador y del variador al motor:

Del grupo electrógeno al variador :  400 V.  16A.

Del variador al motor, potencia de salida del motor: 260V. 34A.

Cada vuelta que aumento en  la turbina o volante, son 2Hz. unos 16V. y unos 4 A. más que marcan los instrumentos, ese desfase lo producen los armónicos y puede ser también producido por la energía cinética del volante. 

Disculpa, donde he escrito "y puede ser producido por la energía cinética", quería decir "o puede ser".

Saludos.

Por los párrafos anteriores deduzco que lo que le preocupa, es la aparente contradicción de que el variador entregue más potencia aparente (260 x 36 = 8,84 KVA), que la que recibe (400 x 16 = 6,4 KVA)

El variador es electrónico, no hay duda, lo he visto en intenet.

Perdone que le haga unas preguntas, para tratar de entender el extraño aparato que Vd. tiene, y ver si puedo encontrar la causa de la contradicción.

La aparente contradicción que le preocupa, ¿tiene algún efecto sobre el aparato? ¿Acaso no funciona bien?

Me imagino que para arrancar un volante tan pesado, Vd. debe aumentar la salida del variador muy despacito, para vencer la inercia del volante. Si es así, ¿Qué toma como guía o pauta para hacerlo?, ¿La lectura de los Amperios? Pues entiendo que los datos que da son con el aparato en régimen permanente. ¿Tiene idea del factor de potencia (coseno fi) del motor?

Lo que estoy tratando de hacer es un generador eólico de eje vertical, en el volante de inercia irán colocadas las aspas que harán resistencia al viento, el hecho de que sea tan pesado no es por casualidad, pues lo que trato es de aprovechar la energía del viento más la cinética del volante, ya he dicho que lo puedo poner a 24 rpm. y más, pues el citado volante tiene en su eje un rodamiento hidráulico que soporta todo el peso y el rozamiento es mínimo, lo hago girar yo mismo con un leve empujoncito.

Antes de colocarle las aspas, quiero calcular la potencia que me entrega, o sea que le he colocado un motor eléctrico en contacto con  la periferia del citado volante, que me hará el papel del viento, ese motor lo tengo a través del variador Schneider, ya que aunque el aparato tenga un rozamiento mínimo, es muy pesado para conectarlo directamente, pero para que tenga una idea en unos 10 segundos lo pongo a las 24 rpm. con 31 Hz.

Como ya le he comentado, cada revolución que aumento en el volante son, 2Hz. 16V. 4A lo que marca el variador de aumento, mientras que del grupo electrógeno al variador, lo único que aumenta son 2A. ya que tanto los Hz. como el voltaje es el que entrega el citado grupo, no hay variación.

Tengo un lío porque algunos profesionales me dicen que ese desfase es provocado por los "armónicos" y yo me hago las siguientes preguntas:

¿En los aparatos de medición TRSM esos armónicos se manifiestan como amperios?

¿Si es así, esos amperios que pertenecen a los citados armónicos, tiene facultad para efectuar trabajo?.

¿Cómo puedo hacer un cálculo, mas o menos preciso de la potencia entregada por el motor (sustituye al viento)?.

Disculpa, los datos del motor eléctrico son 1500rpm. 13,5Kw.400V. 29/16.8A. 0,81%FP., ya se que los amperios con cuadran con la potencia del motor, pero es lo que pone en la placa el fabricante  (29/16,8).

No voy a valorar su proyecto, solo le comento, que el volante de inercia ideal, absorbe energía cuando es acelerado, y la devuelve cuando va parándose. No gana ni pierde nada (excepto las pérdidas que Vd afirma son muy bajas). Su funcionamiento se parece a la presencia de un condensador en circuitos eléctricos con corriente continua.

A mi entender, la aparente contradicción de las medidas, es debido a que el factor de potencia (FP) del motor cuando trabaja en su aparato, difiere del citado en sus características. Según las medidas, el factor de potencia cuando trabaja es de 6,4 / 8,44 = 0,724. El factor de potencia que marcan las características de motor (0,81), está medido a su máxima potencia y no es fijo en todas circunstancias de carga mecánica. Es máximo cuando el motor trabaja en vacío (sin carga), y la diferencia entre el medido y el que marca el motor no creo que sea demasiado diferente.

En mi opinión, si hubiera armónicos, serían debidos a:

1) Del tipo de rectificador que incluye el variador y presentes en la corriente de 6,4 A. entre el generador y el variador. Todos los rectificadores, poco o mucho, producen armónicos.

2) De la forma de onda que entrega el variador, y presentes en la corriente de 8,44 A. que alimenta el motor. Ningún variador entrega una forma de onda exactamente sinusoidal, como un alternador con carga resistiva.

Reitero que lo que miden los instrumentos TRMS es la corriente total, incluidos los armónicos. Los armónicos producidos por el rectificador, estarán incluidos en los 6,4 A. y los producidos por el variador en los 8,44 y en ambos casos en proporción y contenido diferentes.

En cuanto a los problemas que puede entrañar la presencia de armónicos en ambos sitios, los dos producen calentamiento, en el alternador del grupo electrógeno y en el motor. ¿Es esto un problema, o simplemente lo quiere saber? Para dilucidarlo, sería útil disponer de las características completas del variador.

Verá, llevo algunos años estudiando los aerogeneradores, y lo que estoy haciendo, es un estudio del comportamiento de la energía cinética en el singular comportamiento de éstos para extraer su energía del viento, tengo un estudio muy completo que me hizo la UAB (Universidad Autónoma de Barcelona), en el cual se observan unos indicios que considero suficientes para aventurarme en este proyecto, sería muy extenso de explicar aquí, pero si está interesado o tiene curiosidad, dígame donde se lo puedo hacer llegar.

Lo que usted dice, y es el conocimiento que se tiene en la actualidad del funcionamiento de la energía cinética -ésta absorbe cuando aceleras y la devuelve cuando va parándose- para que vaya parándose, la fuerza tractora que lo empuja se ha de detener o dejar de funcionar, pero que pasa cuando pones un elemento (Generador de jaula) que capte esa energía cinética, pero con la fuerza tractora en marcha a plena potencia.

Todo esto no deja se ser un experimento, pero me he quedado encasquillado en las mediciones de potencia y nadie de momento me sabe dar una respuesta clara ¿La potencia de salida del motor y que marca el variador, es correcta o es falsa debido a los armónicos?, el variador es un Schneider Altivar-71 de 50Hp. 37 KW., no se que mas datos puedo darle, ya que de electrónica no tengo mucha idea.

No dudo que su experimento, y el estudio sobre el que se basa, sean correctos. Le agradezco su oferta, pero el tema no me preocupa. Solamente me gustaría saber, si el elemento mediante el cual pretende aprovechar la energía, que Vd. llama "Generador de Jaula", es una máquina eléctrica. Ha conseguido Vd. interesarme en la parte eléctrica del proyecto...

Resumiendo el tema de las medidas, es para mi evidente que las medidas son correctas, tanto si contienen armónicos, como si no los hay. Que el bajo el factor de potencia con el que aparentemente trabaja el motor eléctrico, puede ser debido la presencia de armónicos, y que la energía que entrañan se disiparía en forma de calor en el motor eléctrico, y en el alternador del generador respectivamente.

Si dichas medidas son lo que quiere utilizar para saber si el sistema añade energía, y el "Generador de Jaula" es el mismo motor, utilizado en régimen hiper-sincrónico (arrastrado por el volante), el variador no creo que sea capaz de admitir devolución de energía.

Puesto a opinar sobre lo que no sé, perdone mi atrevimiento, creo la elección de un variador electrónico para variar la velocidad de motor no es una buena solución, y que hubiera sino mejor solución optar por un variador mecánico, que si admitiera energía mecánica en ambos sentidos.

Perdone, no he descrito la máquina en su totalidad, ya que me he quedado encasquillado en el primer paso, que es el desfase comentado.

En el eje del volante de inercia he colocado una multiplicadora de revoluciones de 1x35, acoplado a ésta, esta el generador de jaula, o motor de jaula asíncrono de inducción, por aquí se le suele llamar de jaula por las barras de aluminio que componen el rotor, el citado generador está conectado a un variador de frecuencia regenerativo de ABB, en ese punto es donde se transforma la energía mecánica en eléctrica.

Cundo voy aumentando las revoluciones de la turbina o volante, la diferencia de amperaje y voltaje, va aumentando pero no proporcionalmente, es de la siguiente manera:

Variador Arriba.                                                     Variador abajo.

rpm.turbina.    Volt.    Amp.    Hz.               Volt.    Amp.   Hz.

24                       260       34        31                   400       16       50

25                        276      38        33                    400      18        50

26                        292      42        35                     400      20       50

27                        308       46        37                    400      22        50

Como comprobara la potencia sube proporcionalmente mas, en el variador arriba o sea al motor, que el variador abajo o sea al g.electrógeno, de manera que haciendo la lectura en términos de potencia a las 34 rpm. del volante. serían unos 40.791 w. de salida del motor y el suministrado por el grupo electrógeno sería de 19.057 w., todo esto claro está que tiene que haber algo aquí, pero yo no hacierto a comprender, ya que mis niveles de eléctrica y electrónica son muy básicas.

Y vuelvo a hacer la pregunta de siempre y que nadie me contesta, las mediciones reseñadas están efectuadas con un Fluke-36 TRSM, son validos esos datos para calcular potencia, aproximadamente, claro.

He considerado detenidamente su trabajo. Creo que Vd pretende comprobar, si añadiendo un volante de inercia a un generador eólico, mejora su rendimiento. Para ello ha usado una fuente de energía autónoma en lugar de la red eléctrica (no sé con exactitud los motivos), intercalando entre un generador de alterna convencional y un motor asíncrono, un variador de frecuencia, con el fin de regular la energía cinética que entregada a un pesado volante de inercia.

Mediante medidas eléctricas en dicha instalación, desea medir la energía mecánica absorbida por el volante, y en su caso si éste la devuelve, y ha tropezado con la complicación inherente a la corriente alterna, la existencia de desfases entre tensiones y corrientes, y posibles distorsiones en la forma de onda (generación de armónicos).

Estoy convencido que las medidas que obtiene son reales, aunque para el cálculo de los niveles de potencia, desconoce las variaciones del Factor de Potencia y la posible composición armónica en el sistema.

El motor asincrono de corriente alterna (conocido vulgarmente como de rotor en "Jaula de ardilla"), es sumamente complicado ya que su punto de funcionamiento afecta a la corriente consumida y al factor de potencia.

Tengo noticia de una simulación teórica del funcionamiento de dicho motor, basado en medidas prácticas, que posibilitan analizar sus parámetros y rendimiento, conocido como diagrama circular. Esta simulación cae fuera de mi campo de conocimiento que no es eléctrico. Vea diferentes opciones en un buscador de dicha técnica:

https://www.google.es/webhp?sourceid=chrome-instant&ion=1&espv=2&ie=UTF-8#q=diagrama%20circular%20del%20motor%20asincrono 

No sé si finalmente podrá desentrañar las paradójicas medidas que obtiene, para finalmente conocer el cómputo energético, lo que si se me ocurre, es que si el sistema estuviera realizado de otra manera, le sería más fácil. Esto consistiría en utilizar corriente continua en el sistema, con lo que al no existir desfases ni armónicos, el cómputo de la potencia eléctrica es inmediato.

En otras palabras el sistema consistiría en un generador con una dinamo, un regulador de velocidad eléctrico y un motor de continua. Me imagino que no soy el primero que le sugiere el cambio, y que la inversión actual en el proyecto debe ser cuantiosa, como para desecharla y adquirir otra nueva.

Por mi parte considero finalizada la pregunta, porque no tengo nada más que añadir. Le deseo suerte.

¡Gracias!  me ha ayudado usted mucho y he aprendido bastante.

Peerdone Botijo7, estoy releyendo el tema y hay una cosa que no está correcta, no me percaté anteriormente, pero considero que es muy importante y es el principal motivo por el que nadie sabe nada, usted indica para calcular en factor de potencia:

6,4/8,44 = 0,724 FP.

Debería ser:

8,44/6,40 = 1,318 FP

Ya que la potencia de salida del motor es muy superior a la recibida del grupo electrógeno.

Tan solo se lo digo para su información, no entre a valorar si no quiere.

Un saludo y gracias por su interés.

Efectivamente tiene Vd. razón, invertí los términos, pero es que el factor de potencia no puede ser superior a uno, porque significa el coseno del ángulo de desfase entre la tensión y la corriente, y que solo puede variar entre 0 y 1. Esto es una cuestión matemática que no admite discusión...

Pues entonces ¿De dónde sale la contradicción entre la entrada y la salida del inversor? Estamos de nuevo en el principio...

Yo también le doy vueltas al asunto y excluyo que sea efecto de supuestos armónicos, que de haberlos, no creo afectarán a las medidas, pero parto de mi convicción de que no hay ninguna ganancia de energía en el conjunto mecano-eléctrico.

En los inicios de los variadores de velocidad, y de esto hace unos 25 años, mi empresa introdujo en el mercado componentes esenciales para la construcción de variadores, pero como no los construía, desarrolló un prototipo de variador, como ejemplo de aplicación de sus componentes. Estuve 15 días en el extranjero construyendo una réplica del variador, para traerlo a España, y presentarlo a constructores que se habían interesado, que eran 2 (uno de ellos también de motores trifásicos). Uno de de ellos construyó su propio desarrollo con nuestros componentes y entró en el mercado, y el otro (el de motores sin experiencia en Electrónica) intentó simplemente reproducir exactamente el prototipo. Colaboré con ellos, durante bastante tiempo, pero finalmente no salieron al mercado. Ambas firmas desaparecieron con la des-aceleración industrial de los últimos 20 años.

Le cuento esto, y perdone la "batallita", porque creo que conozco bastante bien los variadores electrónicos, y en él es donde creo que está la contradicción..

La mayoría de variadores, son capaces de producir una frecuencia variable y a la vez de tensión equivalentes (porque el producto tensión-frecuencia tiene que permanecer constante para no sobrecargar al motor), y transfieren energía desde su entrada a su salida, pero no son capaces de hacerlo al revés.

¿Cuándo puede suceder esto, de que un motor asíncrono trate de reverter energía a la fuente que lo alimenta? La respuesta es: Cuando es arrastrado por una carga. Es el caso de un ascensor bajando una carga. El motor es arrastrado por la carga a girar a una velocidad más alta, a la que correspondería a la frecuencia de de su alimentación, a lo que se llama "funcionamiento hiper-sincrónico). Si el motor está conectado a una red de suministro, la energía devuelta por el ascensor bajando con carga, la reciben otras cargas eléctricas conectadas a la misma red, y los generadores que alimentan el conjunto ven aligerado su trabajo, porque ellos no pueden absorberla.

Creo que su variador no puede hacer esta transferencia de energía del motor al generador, y en el caso de que el volante de inercia arrastre al motor, por recuperación de energía mécánica (hiper-sincrónico), esta energía sobrante no puede revertirse al alternador, y lo que hace es modificar los parámetros de tensión y corriente en el "link" entre inversor y motor.

Conociendo como es la forma real de la corriente alterna que generan los variadores (que nunca es senoidal como en los alterndores, si no a lo sumo "pseudo-senoidal equivalente), tampoco me explico como puede ser lo que le pasa, y aventuro una hipótesis:

Los instrumentos digitales no dan medidas instantáneas, si no que necesitan un intervalo de tiempo par recopilar los datos y luego llevarlos a la pantalla ¿No podría ser que durante este tiempo, existieran variaciones y que el instrumento se equivocara?. ¿Ha notado vibraciones o ruidos no normales?

Estas eculubraciones son producto de mi convicción, de que el añadido de volante a un generador eólico, no puede cambiar el equilibrio energético, ni proporcionar ningún beneficio. Lo siento pero es así.

No tengo inconveniente en admitir mis errores, y estar dispuesto a tratar de ayudarle a desentrañar el asunto, y sigo creyendo que con corriente continua se vería claro.

No sabe lo que le agradezco su ayuda, y si he de cambiar el equipo a continua, así lo haré, pero antes me gustaría exponerle una situación y me dijera simplemente si, o no.

Como ya sabe mi proyecto está basado en el funcionamiento de los aerogeneradores, en particular en un Bazán Bonus, de 1500Kw, palas de 30 m. y 19 rpm., cada pesa 4.800 Kg.

Cada aerogenerador tiene un nominal de rpm.de funcionamiento, eso quiere decir que el generador asíncrono (1500 rpm) instalado dentro de la góndola, a través de una multiplicadora conectada al buje, lo pone a ese regimen de vueltas, en este caso 19rpm., haga viento, o no, las palas estarán girando a esa velocidad, si de repente se produce un aumento en la velocidad del viento, éste incide en las palas y esta energía eólica, se transforma en mecánica, que el freno regenerativo (deslizamiento) del generador asíncrono transforma en electricidad.

Ahora pongamos un caso hipotético, que al generador asíncrono no le funcionase el freno regenerativo (deslizamiento), pero si la fuerza impulsora, o sea, que las palas estuvieran girando a sus 19rpm. y de repente se levantara viento, por ejemplo de 6 m/s.,

lo físicamente coherente creo yo, es que las palas se pondrían a 20 rpm. o 21 rpm, o 22 rpm.

?Usted cree como yo que eso sería lo que sucedería? 

Me parece que esta cuestión se ha trasformado en un diálogo entre Vd, y yo, y que desborda la función de está página.

Yo le rogaría que me mandara una dirección de E-mail, a la que yo contestaría lo que tenga a bien preguntarme, y/o darle mi modesta opinión.

Yo no la incluyo en esta página, por dos razones, no quiero hacer pública mi identidad, y además me parecería una descortesía respecto de la página.

Tiene usted toda la razón, pero yo no estoy muy bregado en estos temas de internet y no se como hacerle llegar mi e-mail, de una manera discreta claro, si sabe alguna forma de hacerlo y me lo indica, con mucho gusto le pondré al corriente del tema, y si no puede ser, pues reitero mi agradecimiento hacia usted por su valiosa ayuda, aunque me quedo con las ganas de conocerle. Un saludo.