Medidor de Flicker
José E. Ferreira T.
Medidor de Flicker
Flicker ?
El “Flicker” o parpadeo es el fenómeno de variación
de la intensidad luminosa que afecta la visión humana,
principalmente en el rango de frecuencias de
fracciones de Hz hasta 25 Hz.
Se produce por consumos de naturaleza
esencialmente variable como hornos de arco,
máquinas de soldadura, laminadores siderúrgicos,
partidas y paradas de grandes motores, etc. Donde la
interacción entre las cargas variables y la impedancia
del sistema de distribución eléctrico contribuyen a las
variaciones de tensión de línea que provocan las
fluctuaciones.
Medidor de Flicker
Flicker ?
El modo en el cual el flicker genera perturbaciones en
la visión humana depende del nivel de percepción de
los individuos.
Sin embargo, se ha determinado estadísticamente que
ojo humano tiene una respuesta de frecuencia
característica, es decir, si la variabilidad del voltaje
corresponde a una cierta frecuencia será más
fácilmente perceptible.
Se ha comprobado que una pequeña variación de
voltaje superior al 0.25% produce un parpadeo visible
en los sistemas de iluminación para una frecuencia de
8.8 Hz.
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Cuantificación del flicker
La “dosis del flicker”, primer parámetro de cuantificación
utilizado, fue establecido a partir de observaciones
experimentales. Según las cuales:
1. La sensación de molestia es proporcional al cuadrado
de la fluctuación de tensión que la produce y la
duración de esta.
2. El máximo de la percepción ocurre para frecuencias
cercanas a 8.8Hz.
3. Una sensación de variación de tensión de Af produce
una molestia similar a la producida por A8.8 = Gf*Af. El
coeficiente Gf solo depende de la frecuencia, y es
igual a uno para f= 8.8Hz, y menor que uno en otros
casos.
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Cuantificación del flicker
4.
Para una perturbación de frecuencias múltiples,
la sensación de molestia ponderada responde a
la ecuación:
5.
Se ha determinado que se experimenta la misma
sensación de molestia para de un valor de
variación de voltaje y duración dado, si se aplica
el doble de la variación pero un tiempo cuatro
veces menor. Con lo cual:
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Cuantificación del flicker
El parámetro de cuantificación del flicker puede variar
considerablemente si se evalúa para tiempos mayores
al de integración, por lo cual se requiere un análisis
estadístico de la respuesta durante el tiempo de estudio.
Mediante una curva característica de función de
probabilidades acumuladas, se determinan un conjunto
de valores donde las variaciones del flicker superan por
un tiempo determinado cierto nivel. A partir de estas
mediciones parciales se calculan los valores Pst y Plt
que cuantifican el flicker independientemente del tipo de
variación de voltaje que lo produce.
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Norma IEC 61000-4-15
La norma IEC 61000-4-15 establece un método de
medición para los flicker originados a partir de
fluctuaciones de voltaje. Este modelo intenta incluir en
su representación la interacción lampara-ojo-cerebro
que está involucrada en el fenómeno.
Esta norma describe la teoría y funcionamiento de un
medidor de flicker para sistemas de 230V a 50Hz, pero
se puede tomar como base para lamparas de 120V a
60Hz.
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Diagrama del medidor de Flicker
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Bloque 1: Sensor de tensión
Se deberá utilizar un transformador
capaz de soportar un amplio rango
tensiones para alimentar a las etapas
siguientes del circuito. Los valores
pueden variar de –30% a 20% de la
tensión nominal.
Esta etapa del sistema de medición
deberá ser capaz de mantener a una
tensión eficaz constante Vr, las
variaciones relativas de modulación
de la señal de entrada originadora
del flicker.
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Bloque 2: Modelo de la lampara
En una lampara incandecente el flujo
luminoso será proporcional a la potencia, y
esta a su vez lo será al cuadrado de la
tensión de entrada.
Por esta razón la señal proveniente del
bloque 1 se pasa a través de un modulo
que la eleva al cuadrado para representar
el efecto de la lampara en el medidor.
Este demodulador cuadratico deberá ser
capaz de soportar hasta 150% de la
tensión Vr .
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Bloque 3: Modelo lampara-ojo
Un filtro pasa banda elimina la componente continua y las
señales de frecuencia superior a 35 Hz. Esto separa las
fluctuaciones de la portadora. Un filtro adicional pondera la
señal en función a la tensión de la red, con un máximo en
8.8 Hz.
Por ultimo se selecciona una ganancia para modificar la
sensibilidad del instrumneto, los margenes de medida son
expresados como variación de tensión relativa Medidor
V/V.de Flicker
Bloque 4: Modelo ojo-cerebro
Este bloque realiza dos funciones:
1.- Elevación al cuadrado de la señal
ponderada del flicker para simular la
percepción no lineal del sistema ojocerebro.
2.- Desplazamiento de la media de la
señal para simular el efecto de
almacenamiento en el cerebro.
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Bloque 5: Análisis estadístico
El bloque 5 realiza un
análisis que expresa la
salida del bloque anterior
en forma digital, utilizando
al menos 50 muestras por
segundo.
Se utiliza un clasificador de
64 posibles niveles, por lo
que se requiere cómo
mínimo 6 bits de resolución
El objetivo es generar las estadísticas
en el A/D.de nivel tiempo
para determinar los parámetros de Pst y Plt, que son
utilizados para evaluar la severidad del flicker.
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PST- Fluctuación a corto plazo
La medida de severidad del flicker basada en un periodo
de observación de Tst= 10min se denomina Pst, y se
calcula a partir de las estadísticas nivel tiempo obtenidas
de las salidas del clasificador en la última etapa del
dispositivo. Se utiliza la ecuación:
Donde, Pi son lo niveles de flicker excedido para i% del
tiempo durante el periodo de observación.
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PLT- Fluctuación a largo plazo
Para aparatos generadores de perturbaciones
que poseen ciclos de trabajo superiores al
período de observación de 10 minutos, por
ejemplo hornos de arco, se debe establecer una
metodología de cálculo apropiada. El término de
Severidad a Largo Plazo , Plt, se calcula a partir
de mediciones sucesivas de Pst, y responde a la
forma:
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