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

Resumen

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

Palabras clave

distorsión armónica de voltaje, fuente armónica, laboratorio de máquinas eléctricas, lámpara fluorescente compacta, reducción de eficiencia

Biografía del autor/a

Esteban Rojas-Osorio

Roles: Curación de Datos, Análsis Formal, Investigación, Recursos, Validación, Visualización, Escritura – borrador original.

Andrés Julián Saavedra-Montes, Ph. D.

Roles: Conceptualización, Análisis Formal, Investigación, Recursos, Supervisión, Validación, Visualización, Escritura – revisión & edición.

Carlos Andrés Ramos-Paja, Ph. D.

Roles: Conceptualización, Investigación, Metodología, Recursos, Supervisión, Validación, Visualización, Escritura  - revisión & edición.

Referencias

[1] M. Li, D. Patiño-Echeverri, J. Zhang, “Policies to promote energy efficiency and air emissions reductions in China's electric power generation sector during the 11th and 12th five-year plan periods: Achievements, remaining challenges, and opportunities,” Energy Policy, vol 125, pp. 429-444, Feb. 2019. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2018.10.008

[2] K. S. Sambaiah, T. Jayabarathi, “Loss minimization techniques for optimal operation and planning of distribution systems: A review of different methodologies,” International Transactions on Electrical Energy Systems, vol. 30 (2), pp. 1-48, Feb. 2020. https://doi.org/10.1002/2050‐7038.12230

[3] A. Nassif, J. Yong, W. Xu, C. Y. Chung, “Indices for comparative assessment of the harmonic effect of different home appliances,” International Transactions on Electrical Energy Systems, vol. 23 (5), pp. 638-654, Feb. 2012. https://doi.org/10.1002/etep.1620

[4] M. Bollen, J. Meyer, H. Amaris, A. M. Blanco, A. Gil-de-Castro, J. Desmet, M. Klatt, Ł. Kocewiak, S. Rönnberg, K. Yang, “Future work on harmonics - some expert opinions Part I - wind and solar power,” in 16th International Conference on Harmonics and Quality of Power, Bucharest, Romania, 2014, pp. 904-908. https://doi.org/10.1109/ICHQP.2014.6842870

[5] J. Trifunovic, J. Mikulovic, Z. Djurisic, M. Kostic. “Reductions in electricity losses in the distribution power system in case of the mass use of compact fluorescent lamps,” Electric Power Systems Research, vol. 81 (2), pp. 465-477, Feb. 2011. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2010.10.004

[6] V. George, A. Bagaria, P. Singh, S. R. Pampattiwar, S. Periwal, “Comparison of CFL and LED lamp - harmonic disturbances, economics (cost and power quality) and maximum possible loading in a power system,” in International Conference & Utility Exhibition on Power and Energy Systems: Issues and Prospects for Asia; Pattaya City, Thailand, 2011, pp. 1-5. https://doi.org/10.1109/icuepes.2011.6497742

[7] Institute of Electrical and Electronic Engineers, IEEE Std 1459-2010 IEEE Standard Definitions for the Measurement of Electric Power Quantities Under Sinusoidal, Nonsinusoidal, Balanced, or Unbalanced Conditions, 2010. https://doi.org/10.1109/IEEESTD.2010.5439063